渲染管线编程是一个复杂的过程,涉及到多个阶段和着色器的使用。以下是一个基本的渲染管线编程流程,主要使用OpenGL的Shader Language(GLSL)进行顶点着色器和片段着色器的编写。
渲染管线流程概述
顶点数据输入:
包括顶点坐标、纹理坐标、顶点法线和顶点颜色等。
顶点着色器:
进行坐标变换,将输入的局部坐标变换到世界坐标、观察坐标、裁剪坐标。
几何着色器:
可选阶段,用于生成或修改图元。
图元组装:
将处理后的顶点数据组装成图元(如三角形、线条等)。
裁剪剔除:
根据视锥体剔除不在视图范围内的图元。
光栅化:
将图元转换为像素数据。
片段着色器:
对每个像素进行光照计算、纹理采样等操作。
混合测试:
将片段的颜色与已有的颜色进行混合。
顶点着色器示例(GLSL)
```glsl
version 330 core
layout(location = 0) in vec3 aPos; // 顶点位置
layout(location = 1) in vec2 aTexCoord; // 纹理坐标
layout(location = 2) in vec3 aNormal; // 顶点法线
layout(location = 3) in vec4 aColor; // 顶点颜色
out vec2 TexCoord; // 传递给片段着色器的纹理坐标
out vec3 Normal; // 传递给片段着色器的法线
out vec4 FragColor; // 传递给片段着色器的颜色
void main()
{
gl_Position = vec4(aPos, 1.0); // 设置最终点位置
TexCoord = aTexCoord; // 传递纹理坐标
Normal = aNormal; // 传递法线
FragColor = aColor; // 传递颜色
}
```
片段着色器示例(GLSL)
```glsl
version 330 core
in vec2 TexCoord; // 从顶点着色器传入的纹理坐标
in vec3 Normal; // 从顶点着色器传入的法线
in vec4 FragColor; // 从顶点着色器传入的颜色
out vec4 FragColorFinal; // 最终的片段颜色
uniform sampler2D texture1; // 纹理采样器
uniform vec3 lightPos; // 光源位置
uniform vec3 lightColor; // 光源颜色
uniform vec3 cameraPos; // 相机位置
void main()
{
vec4 color = FragColor; // 获取原始颜色
// 环境光
float ambientStrength = 0.1;
color += ambientStrength * lightColor;
// 漫反射光
vec3 normal = normalize(Normal);
vec3 lightDir = normalize(lightPos - cameraPos);
float diff = max(dot(normal, lightDir), 0.0);
color += diff * lightColor;
// 镜面光
vec3 viewDir = normalize(cameraPos - fragPos);
vec3 reflectDir = reflect(-lightDir, normal);
float specularStrength = 0.5;
color += specularStrength * pow(max(dot(viewDir, reflectDir), 0.0), 32.0);
// 纹理采样
color = texture(texture1, TexCoord);
FragColorFinal = color; // 输出最终颜色
}
```
在Unity中创建自定义渲染管线
创建空工程:
使用Unity Hub创建一个新的3D项目。
设置Color Space:
在Player Settings中将ColorSpace设置为Linear。
创建渲染管线实例:
在CustomRP文件夹中创建CustomRenderPipeline.cs脚本。
创建渲染管线资产:
在CustomRP文件夹中的Runtime子文件夹中创建CustomRenderPipelineAsset.cs脚本,并使用CreateAssetMenu创建Asset文件。
自定义渲染管线资产示例(C)
```csharp
using UnityEngine;
using UnityEngine.Rendering;
public class CustomRenderPipelineAsset : RenderPipelineAsset
{
public override RenderPipeline CreatePipeline()
{
return new CustomRenderPipeline();
}
}
```
自定义渲染管线类示例(C)