UE4 Shader&绘制过程笔记

先声明这是一篇记录自己学习的笔记，原文链接：
虚幻4渲染编程(Shader篇)【第十卷：绘制策略】 - 知乎 (zhihu.com)

正如作者所说，部分内容有一点过时，但我觉得对于把握UE的shader一些基本原理，数据传输，存取等还是很有帮助的，所以我们不要把版本放在心上，大胆的了解学习UE中对渲染的处理逻辑。

现在正式开始：

Shader的生成：
1. Shader一定是在使用之前就编译好的（未来不知道会怎样），从某种角度上说shader可以认为是预编译好的资源，不同的程序不同的环境平台我们需要不同的Shader，也就是说我们一个效果会有很多个shader，要用的时候需要根据不同条件(Level&Macros)去取对应的出来；

2. Shader C++类和Shader一定要区分开。Shader C++类是在CPU端管理控制shader的，shader是在GPU上跑的；

3. Shader的定义，编译，使用是三个分开的过程，不能混在一起看作是一套连贯的线性过程。

UE4的shader C++类型：

Material Shader：允许多份实例，给单个模型用

Mesh Material Shader：允许多份实例，给单个模型用

例如：材质编辑器负责填充一个叫Material Template的模板，Compile的时候，材质编辑器可视化节点便会填充这个MaterialTemplate.usf生成一个函数库HLSL Code。这还没完，compile操作会根据材质编辑器里的各种宏，各种绘制状态，游戏的高中低配分级等条件，编译出很多份Shader，放在FMaterial的ShaderMap中。有一个宏，材质编辑器就会编译出两份shader，有两个宏，就会编译出4个，呈指数型上涨。

这些宏由：Common.usf传递

绘制需要对Shader做两件事：将Shader编译&将ShaderCode放到ShaderMap中（有很多种类，可理解为一个容器）

Global Shader：只允许存在一份，给全局场景用（Scene Render）

使用IMPLEMENT_MATERIAL_SHADER_TYPE等宏实现C++ shader与shader的绑定，其实里边调用的还是IMPLEMENT_SHADER_TYPE

这个宏会把shader文件路径（可能是虚拟路径），类型等于C++的Shader类型进行绑定，结果存到ShaderMap：

IMPLEMENT_SHADER_TYPE(, FLensDistortionUVGenerationVS/*Shader C++类名，决定类型*/, TEXT("/Plugin/LensDistortion/Private/UVGeneration.usf"), TEXT("MainVS"), SF_Vertex)

有了这种绑定就能够通过shader C++类找到ShaderMap获得对应的shadercode

在书写shader C++类的时候可能还使用SetDefault为shader压入过一些宏，这样子就可能使用这种宏来控制渲染的线路，这个宏在shader编译的时候是通过MaterialEnvironment传递的

DrawingPolicy数据管理：这个过程已经被MeshDrawPipeline取代了

虽然被取代了但是还是可以了解一下，新的Pipeline更加简洁

1.StaticMesh（绘制状态不发生改变，而非静止）:DrawList

将模型资源放入场景=》RenderScene:: AddPrimitive函数=》Scene->AddPrimitiveSceneInfo_RenderThread=》FPrimitiveSceneInfo::AddToScene函数=》PrimitiveSceneInfo::AddStaticMeshes函数=》FStaticMesh::AddToDrawLists函数=》根据情况把FStaticMesh加入到各个DrawingPolicyFactory（组织数据）=》各个DrawingPolicyFactory::AddStaticMesh函数=》FScene::DrawList=》在StaticMeshDrawList中完成添加和link

静态模型Draw的时候就直接调用DrawList进行绘制，在DrawList里的DrawingPolicy就已经初始化好了。

StaticDrawList里面储存了DrawingPolicy：

a).DrawingPolicy可以用来在ShaderMap中查找到对应的shader，于是我们绘制时需要使用的shader有了;

b).模型资源放入场景=》DrawingPolicyFactory创建一个batchmesh=》DrawingPolicyFactory创建数个DrawingPolicy分享这个batchmesh=》sort这些DrawingPolicy，绘制时直接取出(SortBasePassStaticData)

2.DynamicMesh

创建DrawingPolicy=》初始化（从MaterialShaderMap拿出Sahder）=》Draw=》RHIComList调用底层

使用shader实际就是将shader取出参与绘制，这个过程没有与shader对象完全写死，而是分离开，方便shader与不同的绘制场景进行组合，重利用，极大地提高了自由度，这部分对shader的使用进行组织和利用的代码就称为DrawingPolicy（负责DrawCall）和DrawingPolicyFactory（组织数据）——参考GlobalShader

UE4整个绘制过程：

Editor阶段：准备渲染资源，模型贴图动画的导入，场景的搭建（场景的搭建过程其实是DrawList的构建过程，各种LightMap，SH的烘焙过程等等）

Runtime阶段：SceneRender类=》CreateSceneRenderer=》Render=》SceneContex（GBuffer）=》InitView（抽取各种渲染数据：GetDynamicData等）=》各种Pass（如BassPass：写Gbuffer——区分静态与动态模型，分配渲染顺序，调用DrawList，DrawingPolicy）