Unity 面试篇|（七）Unity渲染与Shader篇 【全面总结 | 持续更新】

1.问一个Terrain，分别贴3张，4张，5张地表贴图，渲染速度有什么区别？为什么？

• 没有区别，因为不管几张贴图只渲染一次。

2.什么是LightMap？

• LightMap：就是指在三维软件⾥实现打好光，然后渲染把场景各表⾯的光照输出到贴图上，最后⼜通过引擎贴到场景上，这样就使物体有了光照的感觉。

3.MipMap是什么，作用？

• MipMapping：在三维计算机图形的贴图渲染中有常⽤的技术，为加快渲染进度和减少图像锯⻮，贴图被处理成由⼀系列被预先计算和优化过的图⽚组成的⽂件，这样的贴图被称为MipMap。
  • 优点：优化显存带宽，用来减少渲染。因为可以根据距离摄像机远近，选择适合的贴图来渲染。所以UI不适用MipMap。
  • 缺点：运行时占用更多内存，且增加包的容量。
    【使用 Mip maps 需要使用 33%以上的内存，但不使用它会导致巨大的性能损失】

4.请问alpha test在何时使用？能达到什么效果？

• Alpha Test，中文就是透明度测试。
  简而言之就是V&F shader中最后fragment函数输出的该点颜色值（即上一讲frag的输出half4）的alpha值与固定值进行比较。Alpha Test语句通常于Pass{}中的起始位置。Alpha Test产生的效果也很极端，要么完全透明，即看不到，要么完全不透明。

5.简述水面倒影的渲染原理？

• 原理就是对水面的贴图纹理进行扰动，以产生波光玲玲的效果。用shader可以通过GPU在像素级别作扰动，效果细腻，需要的顶点少，速度快

6.什么是渲染管道?

• 是指在显示器上为了显示出图像⽽经过的⼀系列必要 操作。 渲染管道中的很多步骤，都要将⼏何物体从⼀个坐标系中变换到另⼀个坐标系中去。
• 主要步骤有： 本地坐标->视图坐标->背⾯裁剪->光照->裁剪->投影-> 视图变换->光栅化。
• GPU工作流程：顶点处理、光栅化、纹理贴图、像素处理
  • 顶点处理：这阶段GPU读取描述3D图形外观的顶点数 据并根据顶点数据确定3D图形的形状及位置关系，建 ⽴起3D图形的⻣架。
  • 光栅化：把⼀个⽮ᰁ图形转换为 ⼀系列像素点的过程就称为光栅化
  • 纹理贴图：就是将多边形的表⾯贴 上相应的图⽚，从⽽⽣成“真实”的图形。
  • 像素处理：这阶段（在对每个像素进⾏光栅化处理期 间）GPU完成对像素的计算和处理，从⽽确定每个像 素的最终属性。
  • 最终输出：由ROP（光栅化引擎）最终完成像素的输 出，1帧渲染完毕后，被送到显存帧缓冲区。
• 总结：GPU的⼯作通俗的来说就是完成3D图形的⽣成，将图形映射到相应的像素点上，对每个像素进⾏ 计算确定最终颜⾊并完成输出。

7.写出光照计算中的diffuse的计算公式

• diffuse = Kd x colorLight x max(N*L,0)；
  Kd 漫反射系数、colorLight 光的颜⾊、N 单位法线向量、L 由点指向光源的单位向量、其中N与L点乘，如果结果⼩于等于0，则漫反射为0。

8.两种阴影判断的方法、工作原理。

• 本影和半影：
  • 本影：景物表⾯上那些没有被光源直接照射的区域
    （全⿊的轮廓分明的区域）。
  • 半影：景物表⾯上那些被某些特定光源直接照射但并⾮被所有特定光源直接照射的区域（半明半暗区域）
• ⼯作原理：从光源处向物体的所有可⻅⾯投射光线，将这些⾯投影到场景中得到投影⾯，再将这些投影⾯与场景中的其他平⾯求交得出阴影多边形，保存这些阴影多边形信息，然后再按视点位置对场景进⾏相应处理得到所要求的视图（利⽤空间换时间，每次只需依据视点位置进⾏⼀次阴影计算即可，省去了⼀次消隐过程）

9.有A和B两组物体，有什么办法能够保证A组物体永远比B组物体先渲染？

• 把A组物体的渲染对列⼤于B物体的渲染队列。

10.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 = 源颜色源透明值 + 目标颜色（1 - 源透明值）

11.Vertex Shader是什么，怎么计算？

• 顶点着⾊器是⼀段执⾏在GPU上的程序，⽤来取代fixed pipeline中的transformation和lighting，Vertex Shader主要操作顶点。
• Vertex Shader对输⼊顶点完成了从local space到homogeneous space（⻬次空间）的变换过程，homogeneous space即projection space的下⼀个space。
  在这其间共有world transformation, view transformation和projection transformation及lighting⼏个过程

12. Unity3D Shader分哪⼏种，有什么区别？

• 表⾯着⾊器 的抽象层次⽐较⾼，它可以轻松地以简洁⽅式实现复杂着⾊。表⾯着⾊器可同时在前向渲染及延迟渲染模式下正常⼯作。
• 顶点⽚段着⾊器可以⾮常灵活地实现需要的效果，但是需要编写更多的代码，并且很难与Unity的渲染管线完美集成。
• 固定功能管线着⾊器可以作为前两种着⾊器的备⽤选择，当硬件⽆法运⾏那些酷炫Shader的时，还可以通过固定功能管线着⾊器来绘制出⼀些基本的内容。

13.分别解释顶点着色器和像素着色器是什么

• 顶点着⾊器是⼀段执⾏在GPU上的程序，⽤来取代 fixed pipeline中的transformation和lighting，Vertex Shader主要操作顶点。‘’
• 像素着色器实际上就是对每一个像素进行光栅化的处理期间，在GPU上运算的一段程序。
  不同与顶点着色器，像素着色器不会以软件的形式来模拟像素着色器。
• 像素着色器实质上是取代了固定功能流水线中多重纹理的环节，而且赋予了我们访问单个像素以及访问每一个像素纹理坐标的能力

14.alpha blend工作原理

• Alpha Blend 实现透明效果，不过只能针对某块区域进行alpha操作，透明度可设。

15.矩阵相乘的意义及注意点

• 用于表示线性变换：旋转、缩放、投影、平移、仿射
• 注意矩阵的蠕变：误差的积累

16.Unity中三角面正面，背面是如何渲染的？

• 三角面正面是顶点顺时针，背面是顶点逆时针，如
  a
  b    c
• a,b,c为逆时针，渲染背面。a,c,b为顺时针，渲染正面。

17.法线贴图、CG 动画

• 法线贴图：是在原物体的凹凸表面的每个点上均作法线，通过RGB 颜色通道来标记法线的方向，你可以把它理解成与原凹凸表面平行的另一个不同的表面，但实际上它又只是一个光滑的平面。
• CG 动画：原为Computer Graphics 的英文缩写。随着以计算机为主要工具进行视觉设计和生产一系列相关产业的形成,国际上习惯将利用计算机技术进行视觉设计和生产的领域通称为CG。它既包括技术也包括艺术，几乎囊括了当今电脑时代中所有的视觉艺术创作活动，如平面印刷品的设计、网页设计、三维动画、影视特效、多媒体技术、以计算机辅助设计为主的建筑设计及工业造型设计等。

18.什么是投影矩阵

• 投影矩阵是一个典型的缩放和透视矩阵。投影变换将视锥变换成一个直平行六面体的形状。因为视锥的
• 近处比远处小，这样就会对靠近摄像机的对象起到放大的作用，也就将透视应用到了场景当中

19.什么是UV

• UV坐标是指所有的图象文件都是二维的一个平面。水平方向是U，垂直方向是V，通过这个平面的，二维的UV坐标系。我们可以定位图象上的任意一个象素。

20.Cullback，cullfront，culloff区别

• 剔除背面、剔除前面、不剔除

21.什么是顶点程序和片段程序

• 顶点着色器是一组指令代码，这组指令代码在顶点被渲染时执行。
• 片段着色器也是在GPU 上运行的小程序。它们负责输出每个呈现的三角形像素的最终像素颜色。基本而言，它的工作原理如下：片段着色器以输入的形式收到顶点着色器通过管道传递的所有这些片段。