Unity物体渲染

1. 导入与资源处理

• 文件检测：Unity监控项目文件夹（Assets），当检测到新文件（如.fbx、.obj、.png、.jpg等）时，会触发导入流程。

• 资源转换：根据文件类型，Unity的导入器（Importers）会进行相应处理：

  • 3D模型：FBX/OBJ等文件被解析为网格（Mesh）、材质（Material）、动画（Animation）等子资源。

  • 纹理：图片被转换为Unity内部格式（如DXT压缩），生成纹理资源。

  • 其他：音频、视频等也会被相应处理。

• 生成元数据：为每个资源创建.meta文件，存储导入设置（如缩放、法线计算、压缩格式等）。

2. 场景实例化

当你从Project窗口拖入Scene视图或Hierarchy窗口时：

• 实例化GameObject：Unity根据资源创建对应的GameObject：
  • 3D模型 → 包含MeshFilter（持有Mesh）和MeshRenderer（持有材质/着色器）。
  • 2D精灵 → 包含SpriteRenderer。
• 组件与默认设置：自动添加必要的组件（如Collider，如果模型包含碰撞体数据），并根据导入设置调整位置、比例。

3. 渲染流程（简化版）

实例化后的物体进入Unity的渲染管线，具体取决于项目使用的渲染管线（Built-in RP、URP或HDRP）。以通用流程为例：

A. 准备阶段

• 材质与着色器：
  • 如果模型自带材质，Unity会使用它；否则生成默认材质（Standard Shader等）。
  • 着色器（Shader）定义物体的表面属性（颜色、光滑度、法线等）和光照计算方式。
• 渲染器组件：MeshRenderer或SpriteRenderer负责将物体的几何数据提交给渲染管线。

B. 剔除（Culling）

• 视锥体剔除：Unity摄像机每帧计算视锥体，剔除视野外的物体。
• 遮挡剔除（如果启用）：进一步剔除被其他物体完全遮挡的物体。

C. 渲染循环

Unity每帧执行以下关键步骤（以Built-in RP为例）：

1. 几何阶段：
   • 物体网格数据（顶点、UV、法线）经变换（Model→World→View空间）后，传递给GPU。
   • 如果使用动态批处理或GPU Instancing，Unity会合并相同材质的物体以减少Draw Call。
2. 光照与阴影：
   • 根据场景光源（方向光、点光源等）计算光照：
     • 前向渲染（Forward Rendering）：为每个物体计算一个主光和多个逐像素光。
     • 延迟渲染（Deferred Rendering）：先将几何信息写入G-Buffer，再计算光照。
   • 阴影渲染：如果有光源投射阴影，Unity会从光源视角渲染深度图，用于后续阴影计算。
3. 像素处理：
   • 着色器对每个像素计算颜色，结合纹理采样、光照、阴影等。
   • 透明物体通常会在不透明物体之后渲染，并启用Alpha混合。
4. 后期处理：
   • 可选的屏幕效果（如Bloom、色调调整）应用于最终图像。
5. 输出到屏幕：渲染结果输出到摄像机目标（通常是屏幕或渲染纹理）。

4. 优化相关

• 批处理：拖入的物体如果材质相同，可能被静态/动态批处理合并。
• LOD Group：如果模型包含多级细节，Unity会根据距离自动切换不同精度的网格。
• 光照贴图：如果物体标记为Static，其光照信息可烘焙到光照贴图中，提升运行时性能。

5. 注意事项

• 性能影响：复杂模型（高多边形、多材质）会增加Draw Call，需通过优化减少负担。
• 渲染管线差异：URP/HDRP的渲染流程更模块化，但核心逻辑（剔除→几何处理→光照→输出）类似。
• 自定义着色器：如果使用自定义Shader，需确保其与当前渲染管线兼容。

总结

拖入物体时，Unity完成了资源处理→实例化→纳入渲染管线的完整流程。渲染过程则是每帧按剔除、几何处理、光照计算、像素着色、后期处理的顺序执行，最终将物体视觉化。理解这一流程有助于优化美术资源和渲染性能。