Unity 面试题汇总（四）shader 图形学知识点相关

Unity 面试题汇总（四）shader 图形学知识点相关

目录

Unity 面试题汇总（四）shader 图形学知识点相关

1、标准光照模型

2、灰度函数

3、亮度函数

4、Sobel边缘检测

5、描边实现方式

6、.三大主流的Shader Language

7、前向渲染和后向渲染

8.OpenGL中要用到哪几种Buffer？ 

9、Unity Shader 中的常用RenderType？

10、MeshRender中material和sharedmaterial的区别

11、Unity的Shader中，Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha这句话是什么意思？

12、点积和叉积的物理意义

13、2.OpenGL的渲染流程？

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1、标准光照模型

漫反射部分：

1.兰伯特

n世界法线，I世界光源的单位向量

2.半兰伯特

高光部分：

Phong光照模型

反射：reflect(-LightDir,normal);

光泽度，一般取64或者32，当然也可以自定义。

Blinn-Phong光照模型

h叫中间向量也叫半程向量，我听过的名字，然后把h当做reflect(反射向量)代入上面公式。

2、灰度函数

fixed gray(fixed4 color){
    return (color.r * 0.299 + color.g * 0.518 + color.b * 0.184);
}
color.r = lerp(color.r, gray, _AmountColor);

3、亮度函数

fixed luminance(fixed4 color){
    return 0.2125 * color.r + 0.7154 * color.g + 0.0721 * color.b;
}
color.r = lerp(color.r, luminance, _AmountColor);

4、Sobel边缘检测

// 返回值越小说明越接近边
half Sobel(v2f i){
    const half Gx[9] = {-1,-2,-1,0,0,0,1,2,1};
    const half Gy[9] = {-1,0,1,-2,0,2,-1,0,1}; 
    half texColor;
    half edgeX = 0;
    half edgeY = 0;
    for (int it = 0; it < 9; it++){
         texColor = luminance(tex2D(_MainTex, i.uv[it]));
         edgeX += texColor * Gx[it];
           edgeY += texColor * Gy[it];
    }
    half edge = 1 - abs(edgeX) - abs(edgeY);
    return edge;
}

5、描边实现方式

1.视线法线夹角大于阈值修改颜色

2.后处理边缘检测（Sobel算子和模板缓冲）

3.法线外扩(观察空间为右手坐标系)(Cull front)

UnityViewToClipPos(ViewPos + viewNormal * -ViewPos.z * 
     _Outline * v.color.a *_zfactor);

6、.三大主流的Shader Language

• 基于OpenGL的OpenGL ShadingLanguage，简称GLSL;
• 基于DirectX的High Level Shading Language,简称HLSL;
• 还有NVIDIA公司的C for Graphic，简称Cg语言。

7、前向渲染和后向渲染

在大多数情况下，我们可以通过Edit->Project Settings->Player->Other Settings->Rendering->Path中选择需要渲染的路径，默认是前向渲染路径。
但是我们也可以在Camera中单独设置这个摄像机的渲染路径。

在Shader中，通过指定Pass中的LightMode标签来实现:

Pass{
Tags { "LightMode" = "ForwardBase" }
 

前向渲染路径
传统且常见的渲染方式。
原理：
Unity将各种光照按逐顶点处理、逐像素处理、球谐函数SH等方法计算出并混合。至于怎么处理：
1. 最多有四个光源按逐顶点处理
2. 场景中最亮的平行光是逐像素处理的
3. 被设置成not important，会按逐顶点或SH处理
4. Important的会逐像素处理
5. 如果逐像素渲染的数量小于Quality Setting中的逐像素数量，则会有更多的光源进行逐像素处理

使用#pragma multi_compile_fwdbase这样的编译指令，可以让Pass生成所有需要的Shader变种。

延迟渲染路径
当场景之中包含大量光源的时候，前向渲染的性能会急速下降。所以需要延迟渲染。
延迟渲染使用了一个叫G-缓冲的缓冲区（G-Buffer）。
延迟渲染主要包含了两个Pass
一、在Pass1中，不进行任何光照计算，而仅仅计算哪些片元是可见的，通过深度缓冲技术，如果发现可见，则把它的相关信息存储到G-缓冲中。
二、在Pass2中，理由G-缓冲中的各种信息来进行真正的光照计算。

在Unity的延迟渲染中，每个光源都可以按照逐像素的方式进行处理，但也有缺点：
1. 不支持真正的抗锯齿功能
2. 不能处理半透明物体
3. 对显卡有一定要求

延迟渲染可以访问的内置变量：
_LightColor float4类型 光源的颜色
_LightMatrix0 float4x4类型 世界空间到光源空间的变换矩阵。可以用于采样cookie和光强衰减原理。

8.OpenGL中要用到哪几种Buffer？ 

(1)帧缓冲(Frame Buffer)
(2)颜色缓冲(Color Buffer)
(3)模板缓冲(Stencil Buffer)
(4)顶点缓冲(Vertice Buffer)
(5)深度缓冲(Depth Buffer)

9、Unity Shader 中的常用RenderType？

(1)Opaque: 用于大多数着色器（法线着色器、自发光着色器、反射着色器以及地形的着色器）。
(2)Transparent:用于半透明着色器（透明着色器、粒子着色器、字体着色器、地形额外通道的着色器）。
(3)TransparentCutout: 蒙皮透明着色器（Transparent Cutout，两个通道的植被着色器）。
(4)Background: Skybox shaders. 天空盒着色器。
(5)Overlay: GUITexture, Halo, Flare shaders. 光晕着色器、闪光着色器。
(6)TreeOpaque: terrain engine tree bark. 地形引擎中的树皮。
(7)TreeTransparentCutout: terrain engine tree leaves. 地形引擎中的树叶。
(8)TreeBillboard: terrain engine billboarded trees. 地形引擎中的广告牌树。
(9)Grass: terrain engine grass. 地形引擎中的草。
(10)GrassBillboard: terrain engine billboarded grass. 地形引擎何中的广告牌草。
 

10、MeshRender中material和sharedmaterial的区别

修改sharedMaterial将改变所有物体使用这个材质的外观，并且也改变储存在工程里的材质设置。不推荐修改由sharedMaterial返回的材质。如果你想修改渲染器的材质，使用material替代。

11、Unity的Shader中，Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha这句话是什么意思？

作用就是Alpha混合。公式：最终颜色 = 源颜色 x 源透明值 + 目标颜色 x（1 - 源透明值）

12、点积和叉积的物理意义

两矢量点积，其中一矢量为单位矢量，结果为另一矢量在单位矢量上投影的长度。

两矢量叉积，其结果为一垂直于两矢量的新矢量。

13、2.OpenGL的渲染流程？

读取顶点数据→执行顶点着色器→组装图元→光栅化图元→光栅化图元→执行片段着色器→写入帧缓冲区→显示在屏幕上。（不同的管线流程应该是有去别的，大体上是这样的）
Unity Shader的详细流程（昨天又有面试官问了，感觉讲详细的话很不错）？
（1）顶点数据
（2）几何阶段：
顶点着色器→曲面细分着色器→几何着色器→裁剪→屏幕映射(→传递数据给光栅化阶段)
（3）光栅化阶段：
三角形设置→三角形遍历→片元着色器→逐片元操作
（4）屏幕图像