在Unity渲染中,**頂點著色器(Vertex Shader)和片段著色器(Fragment Shader)**是圖形渲染管線中的兩個核心階段。我們可以通過一個比喻來理解它們的分工:想象你要畫一幅由三角形組成的3D模型,頂點著色器負責確定每個三角形的“頂點位置”,而片段著色器負責給每個像素“填色”。
1. 頂點著色器(Vertex Shader)——定位形狀
作用:頂點著色器是渲染管線的第一步,它處理模型的每個頂點(比如立方體的8個角點),主要任務是將這些頂點的位置從模型自身的坐標系轉換到屏幕坐標系中,同時可以修改頂點的其他屬性(如顏色、法線方向、紋理坐標等)。
- 通俗理解:假設你有一個紙箱模型,頂點著色器的作用就是告訴電腦“這個紙箱應該放在屏幕的哪個位置,如何旋轉或縮放”,類似確定紙箱在畫面中的擺放姿勢。
- 核心功能:
- 坐標變換:將頂點從模型空間→世界空間→屏幕空間?
- 傳遞屬性:把頂點的顏色、紋理坐標等信息傳遞給后續階段。
- 動畫效果:通過修改頂點位置實現波浪形變、骨骼動畫等?
?
代碼示例(簡化版):
這段代碼將頂點的位置轉換到屏幕空間,并保留紋理坐標供后續使用
2. 片段著色器(Fragment Shader)——填充顏色
作用:在頂點著色器之后,光柵化會將三角形轉換為屏幕上的像素(稱為“片段”),片段著色器則負責計算每個像素的顏色,比如紋理貼圖、光照、陰影等效果。
- 通俗理解:頂點著色器擺好了紙箱的位置,片段著色器負責給紙箱表面貼上圖案,或者根據光照方向計算哪部分更亮、哪部分更暗。
- 核心功能:
- 紋理采樣:從貼圖中讀取顏色(比如紙箱的包裝圖案)?
? - 光照計算:根據光源方向、材質屬性等計算像素的最終顏色?
? - 特效處理:比如透明度混合、火焰效果、水面折射等?
?
- 紋理采樣:從貼圖中讀取顏色(比如紙箱的包裝圖案)?
代碼示例(簡化版):
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target {fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv); // 從紋理中采樣顏色return col; // 輸出像素顏色
}
這段代碼根據頂點傳遞的紋理坐標,從貼圖中獲取顏色并輸出到屏幕
3. 兩者的協作流程
- 頂點著色器處理所有頂點,確定模型在屏幕上的形狀。
- 光柵化將三角形拆解為像素(片段)。
- 片段著色器對每個像素進行顏色計算,最終輸出圖像。
舉個實際例子:
- 如果想讓一個旗幟飄動,頂點著色器修改頂點的位置來模擬波動,片段著色器根據紋理和光照計算旗幟的顏色?
?
4. 關鍵區別
維度 | 頂點著色器 | 片段著色器 |
---|---|---|
處理對象 | 每個頂點(數量少,如立方體8個頂點) | 每個像素(數量多,如屏幕百萬像素) |
性能消耗 | 較低 | 較高(逐像素計算) |
主要任務 | 坐標變換、傳遞屬性 | 顏色計算、特效處理 |
可修改內容 | 頂點位置、法線、UV坐標等 | 像素顏色、透明度等 |
5. 實際應用場景
- 頂點著色器更適合做形狀變化(如動態扭曲、骨骼動畫)。
- 片段著色器更適合做視覺細節(如水面反光、陰影、邊緣發光)。
通過兩者的配合,Unity可以實現從簡單的物體渲染到復雜的動態特效