笔记 | 《Unity Shader入门精要》

第二章、渲染流水线

MainIdea: 简化后的渲染流水线工作流程。工作任务是有一个三维场景出发、生成（渲染）一张二维图像。即计算机从一系列的顶点数据、纹理等信息出发，把这些信息最终转换成一张人眼可以看到的图像。（由GPU、CPU共同完成。）
《Render- Time Rendering, Third Editon》中渲染流程的三个阶段：
应用阶段（Applicaiton Stage）——几何阶段(Geometry Stage)——光栅化阶段(Rasterizer Stage)

1. 应用阶段: 输出渲染图元（rendering primitives），包括：
   准备场景数据：相机、场景模型、光源；
   粗粒度剔除（culling）：把不可见的物体剔除；
   渲染状态：材质、纹理，使用的shader等。

2. 几何阶段： 把顶点坐标变换到屏幕空间中，包括：
   顶点着色器（Vertex Shader）用于实现顶点的空间变换、顶点着色等功能；
   曲面细分着色器（Tessellation Shader）：逐图元的着色操作or产生更多图元；
   裁剪： 去掉不在相机视角内的顶点，并剔除某些三角图元的面片；
   屏幕映射（Screen Mapping）：把图元的坐标转换到屏幕坐标中；

3. 光栅化阶段： 每个渲染图元的哪些像素应该被绘制在屏幕上，包括：
   三角形设置- 三角形遍历- 片元着色器- 逐片元操作

第三章、 Unity Shader基础

Shader：渲染流水线中的某些特定阶段。
ShaderLab: 编写Unity Shader的一种说明性语言
Unity Shader不等同于Shader，Unity Shader实际上指的就是一个ShaderLab文件——硬盘上以.shader作为后缀的一种文件。

第四章、数学基础

矩阵变换——线性代数领域
在笛卡尔坐标系下讨论：
三维下的左手坐标系和右手坐标系
单位矢量(unit vector)：归一化的矢量（normalized vector）
关于叉积的图形学意义可以参考B站教程《线性代数的本质》
地址：https://www.bilibili.com/video/BV1ys411472E?p=11
强烈建议学习该系列视频，直观表达线代在计算机图形学中的意义。

一、 矩阵：定义详见维基百科

满足的性质:不满足交换律，满足结合律
方块矩阵：行列数相等的矩阵，三维渲染最常用的33/44
对角元素（Diagonal elements）：一个矩阵除了对角元素外的所有元素都为0
转置矩阵（transposed matricx）: 矩阵的行列翻转，即i行变成i列，j列变成j行。
逆矩阵（inverse matrix），矩阵必须为方阵才有逆矩阵；矩阵与逆矩阵相乘得到单位矩阵
正交矩阵（orthogonal matrix）：一个方阵M和它的逆转矩阵的乘积是单位矩阵，这两个矩阵正交。
Q：如何判断一个矩阵是否为正交矩阵，只要满足AAT = E，即可。即矩阵与其逆转矩阵的乘机为单位矩阵。

二、矩阵的几何意义
变换（transform）：把一些数据如点、方向矢量或者颜色等，通过某种方式进行转换的过程。
其中，线性变换（Linear transform）的满足条件：
f(x)+f(y) = f(x+y)
kf(x) = f(kx)
齐次坐标（文中默认为四阶其次坐标）
平移矩阵，进行平移变换，非正交矩阵。
缩放矩阵
问题：旋转矩阵是否旋转坐标系的影响？？
顶点变换步骤：第二步，将顶点坐标从世界空间变换到观察空间，成为观察变换。
第三步，从观察空间转换到裁剪空间，变换矩阵叫裁剪矩阵，也叫投影矩阵。
视锥体类型：正交投影，透视投影