第三章場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造目錄CONTENTS3.1空間坐標(biāo)體系3.2位置布置3.3材質(zhì)與紋理3.4光照與陰影材質(zhì)與紋理3.5實(shí)時渲染與性能優(yōu)化3.6粒子系統(tǒng)與特效設(shè)計3.7相機(jī)設(shè)置與視角控制3.8場景組織與層級管理第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.1

空間坐標(biāo)系—世界坐標(biāo)系戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造3

世界坐標(biāo)是場景中所有對象的通用坐標(biāo)系。它以場景的原點(diǎn)為基準(zhǔn)，使用X、Y和Z軸表示模型在三維空間中的位置。

例如，當(dāng)模型的世界坐標(biāo)是(5,2,8)，則它在X軸上距離原點(diǎn)5個單位，在Y軸上距離原點(diǎn)2個單位，在Z軸上距離原點(diǎn)8個單位。

當(dāng)從Unity3d中新建一個模型對象，它所具有的Transform參數(shù)所采用的就是世界坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系分為左手坐標(biāo)系和右手坐標(biāo)系，如右圖所示。其中左手坐標(biāo)系代表的是世界坐標(biāo)系。左右手法則第三章

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Unity3d中一個模型的坐標(biāo)信息，通過Transform.position來存儲，它是一個Vector3變量，是一個三維向量，存儲了X、Y、Z的位置信息。操作界面如右圖所示。坐標(biāo)位置信息3.1

空間坐標(biāo)系—世界坐標(biāo)系第三章

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屏幕坐標(biāo)系是一個二維坐標(biāo)系統(tǒng)，原點(diǎn)位于屏幕的左下角，水平軸向右延伸，垂直軸向上延伸。

屏幕坐標(biāo)系的單位是像素，X軸表示水平方向的像素位置，Y軸表示垂直方向的像素位置，所以又叫做像素坐標(biāo)系。通過屏幕坐標(biāo)系，可以在場景開發(fā)中方便地進(jìn)行屏幕上的位置定位、用戶輸入處理以及屏幕空間的渲染效果控制。如右圖所示。屏幕坐標(biāo)系3.1

空間坐標(biāo)系—屏幕坐標(biāo)系第三章

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為了方便設(shè)計，可以使用Camera.ScreenToWorldPoint和Camera.WorldToScreenPoint等方法實(shí)現(xiàn)屏幕坐標(biāo)和世界坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換，便于模型對象在屏幕上的交互和呈現(xiàn)。3.1

空間坐標(biāo)系—屏幕坐標(biāo)系例如：Vector3worldPosition=newVector3(3,2,5);Vector3screenPosition=Camera.main.WorldToScreenPoint(worldPosition);Vector3worldPositionAgain=Camera.main.ScreenToWorldPoint(screenPosition);這使得開發(fā)者能夠輕松地將模型的位置從世界坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為屏幕坐標(biāo)，或者反向轉(zhuǎn)換。第三章

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視口坐標(biāo)系是相對于攝像機(jī)視角的坐標(biāo)系統(tǒng)。它使用歸一化的坐標(biāo)值，X和Y軸的范圍是[0,1]，表示在相機(jī)視口內(nèi)的位置。視口坐標(biāo)系常用于處理攝像機(jī)的渲染效果或在相機(jī)中進(jìn)行一些特殊的定位。相機(jī)視角坐標(biāo)系3.1

空間坐標(biāo)系—視口坐標(biāo)系

視口坐標(biāo)系和屏幕坐標(biāo)系類似：

視口坐標(biāo)通過使用Camera.ViewportToWorldPoint和Camera.WorldToViewportPoint函數(shù)，實(shí)現(xiàn)世界坐標(biāo)和視口坐標(biāo)之間轉(zhuǎn)換。第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造8GUI坐標(biāo)系主要用于創(chuàng)建和管理2DGUI元素。它使用像素坐標(biāo)，原點(diǎn)位于屏幕左上角。在GUI坐標(biāo)系中，開發(fā)者可以使用GUI類的函數(shù)來控制元素的位置、大小和交互。3.1

空間坐標(biāo)系—GUI坐標(biāo)系

例如，通過以下代碼可以設(shè)置一個GUI按鈕的位置：GUI.Button(newRect(10,10,100,50),"Clickme!");

案例中，按鈕的左上角在GUI坐標(biāo)系中的坐標(biāo)是(10,10)，寬度和高度分別為100和50。GUI坐標(biāo)系設(shè)置目錄CONTENTS3.1空間坐標(biāo)體系3.2位置布置3.3材質(zhì)與紋理3.4光照與陰影材質(zhì)與紋理3.5實(shí)時渲染與性能優(yōu)化3.6粒子系統(tǒng)與特效設(shè)計3.7相機(jī)設(shè)置與視角控制3.8場景組織與層級管理第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造10平移操作界面其操作方法主要包括：(1)在Unity3d編輯器中，選擇要平移的模型。(2)在工具欄中選擇移動工具（快捷鍵：W）。(3)按住鼠標(biāo)左鍵拖動移動工具的箭頭，即可沿著對應(yīng)軸線進(jìn)行平移。也可在Transform組件中直接修改模型的Position屬性，手動輸入平移的距離。3.2

位置布置——平移操作

平移是指沿著模型的軸線移動模型，使其改變位置而不改變方向。第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造11代碼操作：使用Transform.Translate方法實(shí)現(xiàn)模型的平移，通過傳入一個位移向量來指定平移的距離和方向。例如：TransformcubeTransform=GetComponent<Transform>();floatzMovement=Time.deltaTime*speed;cubeTransform.Translate(Vector3.forward*zMovement);}其中transform.Translate(Vector3.forward)表示將模型沿著Z軸正方向移動。3.2

位置布置—平移操作第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造12其操作方法主要包括：（1）在Unity編輯器中，選擇要旋轉(zhuǎn)的模型。（2）在工具欄中選擇旋轉(zhuǎn)工具（快捷鍵：E）。（3）按住鼠標(biāo)左鍵拖動旋轉(zhuǎn)工具的圓圈，即可繞著對應(yīng)軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。也可以在Transform組件中直接修改模型的Rotation屬性，手動輸入旋轉(zhuǎn)的角度。旋轉(zhuǎn)操作界面3.2

位置布置—旋轉(zhuǎn)操作

旋轉(zhuǎn)是指改變模型的朝向，使其繞著一個中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造13代碼操作：使用Transform.Rotate方法也可以實(shí)現(xiàn)模型的旋轉(zhuǎn)，通過傳入一個旋轉(zhuǎn)向量來指定旋轉(zhuǎn)的角度和軸。3.2

位置布置—旋轉(zhuǎn)操作例如：transform.Rotate(Vector3.up*Time.deltaTime*rotationSpeed)該函數(shù)用來將模型繞著Y軸正方向旋轉(zhuǎn)。第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造14其操作方法主要包括：(1)在Unity編輯器中，選擇要縮放的模型。(2)在工具欄中選擇縮放工具（快捷鍵：R）。(3)按住鼠標(biāo)左鍵拖動縮放工具的方塊，即可沿著對應(yīng)軸線進(jìn)行縮放。也可以在Transform組件中直接修改模型的Scale屬性，手動輸入縮放的比例?？s放操作界面3.2

位置布置—縮放操作

縮放是指改變模型的大小，使其變得更大或者更小。第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造15代碼操作：使用Transform.localScale屬性實(shí)現(xiàn)模型的縮放，通過傳入一個縮放向量來指定各個軸的縮放比例。例如：transform.localScale=newVector3(2,2,2)該函數(shù)用來將模型在X、Y、Z軸方向上都放大為原來的2倍。3.2

位置布置—縮放操作目錄CONTENTS3.1空間坐標(biāo)體系3.2位置布置3.3材質(zhì)與紋理3.4光照與陰影材質(zhì)與紋理3.5實(shí)時渲染與性能優(yōu)化3.6粒子系統(tǒng)與特效設(shè)計3.7相機(jī)設(shè)置與視角控制3.8場景組織與層級管理第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.3

材質(zhì)與紋理—材質(zhì)類型選擇戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造1717(1)漫反射材質(zhì)：漫反射材質(zhì)是在模型表面均勻地反射光線，不會產(chǎn)生鏡面反射的效果。(2)鏡面反射材質(zhì)：鏡面反射材質(zhì)具有光澤和反射效果，在表面產(chǎn)生明亮的光斑，能夠模擬金屬等光滑表面的特性。(3)透明材質(zhì)：透明材質(zhì)允許部分光線穿過表面，而不是完全反射或吸收。部分材質(zhì)球選擇第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.3

材質(zhì)與紋理—材質(zhì)選擇原則戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造181818

在選擇合適的材質(zhì)類型時，需要考慮場景需求、效果目標(biāo)以及渲染性能等因素。以下是一些基本的材質(zhì)選擇最優(yōu)方法：(1)根據(jù)模型屬性選擇：根據(jù)模型的表面特性和反射屬性選擇合適的材質(zhì)類型。(2)考慮光照環(huán)境：考慮場景中的光照情況，選擇能夠與光照環(huán)境相匹配的材質(zhì)，以達(dá)到更加真實(shí)的效果。在低光環(huán)境下，適合使用鏡面反射材質(zhì)，而在高光環(huán)境下，漫反射材質(zhì)更為合適。(3)調(diào)節(jié)材質(zhì)參數(shù)：根據(jù)具體需求調(diào)節(jié)材質(zhì)的參數(shù)，如反射強(qiáng)度、透明度、光澤度等，以達(dá)到理想的視覺效果。模型屬性光照環(huán)境材質(zhì)參數(shù)選擇原則第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.3

材質(zhì)與紋理—材質(zhì)添加方法戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造1919

下面在Unity3d中創(chuàng)建一個新材質(zhì)。首先，在Materials中右擊鼠標(biāo)找到Creat，在Creat列表中選擇Material,完成材質(zhì)創(chuàng)建，具體操作如右圖所示。

材質(zhì)球創(chuàng)建第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.3

材質(zhì)與紋理—材質(zhì)添加方法戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造2020

將創(chuàng)建完成的材質(zhì)球拖拽到需要渲染的模型中，對模型進(jìn)行材質(zhì)添加，如右圖所示，對液壓支架立柱進(jìn)行材質(zhì)添加。

材質(zhì)球添加第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.3

材質(zhì)與紋理—材質(zhì)參數(shù)調(diào)節(jié)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造212121針對不同的材質(zhì)類型，可以調(diào)節(jié)一系列參數(shù)來控制其外觀和表現(xiàn)效果。打開需要調(diào)節(jié)的材質(zhì)球，在Inspector中調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)。材質(zhì)球參數(shù)調(diào)節(jié)第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.3

材質(zhì)與紋理—紋理貼圖與調(diào)整戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造2222

UV映射是一種將二維紋理映射到三維模型表面的技術(shù)。在UV映射中，每個頂點(diǎn)都會分配一個UV坐標(biāo)，用于確定紋理在模型表面的位置和方向。在虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，需要對紋理進(jìn)行調(diào)整和編輯，以滿足場景特定的需求和效果。(1)縮放：調(diào)整紋理大小比例，使其適應(yīng)模型表面尺寸。(2)旋轉(zhuǎn)：旋轉(zhuǎn)紋理的方向，改變其在模型表面上的布局。(3)偏移：在UV坐標(biāo)空間中對紋理進(jìn)行平移，調(diào)整其在模型表面上的位置。(4)鏡像：對紋理進(jìn)行水平或垂直鏡像，改變其在模型表面上的對稱性?？s放旋轉(zhuǎn)偏移紋理調(diào)整措施鏡像第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.3

材質(zhì)與紋理—紋理添加方法戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造2323在Unity3d中進(jìn)行紋理調(diào)整的基本步驟：導(dǎo)入紋理：將所需紋理圖像導(dǎo)入Unity3d項(xiàng)目中。創(chuàng)建材質(zhì)：在Unity3d中創(chuàng)建一個新的材質(zhì)，并將導(dǎo)入的紋理應(yīng)用到該材質(zhì)上。調(diào)整紋理參數(shù)：在材質(zhì)屬性面板中，調(diào)整紋理的縮放、旋轉(zhuǎn)、偏移等參數(shù)，以達(dá)到最佳視覺效果。紋理貼圖添加第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.3

材質(zhì)與紋理—紋理添加方法戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造2424在Unity3d場景視圖中，可以實(shí)時預(yù)覽紋理在模型表面上的效果，并根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，右圖為紋理貼圖前后的效果對比。紋理貼圖對比圖（a）貼圖前（b）貼圖后目錄CONTENTS3.1空間坐標(biāo)體系3.2位置布置3.3材質(zhì)與紋理3.4光照與陰影材質(zhì)與紋理3.5實(shí)時渲染與性能優(yōu)化3.6粒子系統(tǒng)與特效設(shè)計3.7相機(jī)設(shè)置與視角控制3.8場景組織與層級管理第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.4

光照與陰影—光照模式戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造262626

光照模式是描述光源在場景中產(chǎn)生光照效果的模式。在虛擬環(huán)境中，常見的光照模式包括平行光、點(diǎn)光源和環(huán)境光等。在Unity3d等虛擬環(huán)境開發(fā)平臺中，通過調(diào)整光源組件的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)光照設(shè)置。具體操作包括添加光源對象、調(diào)整光源的位置、方向和強(qiáng)度等。光源選擇第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.4

光照與陰影—光照模式與選擇戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造2727271.平行光

平行光是指來自遠(yuǎn)處并且光線方向平行的光源。其特點(diǎn)是光線平行且方向固定，適用于模擬室外場景和整體光照效果。2.點(diǎn)光源

點(diǎn)光源是指從一個點(diǎn)發(fā)出的光源，光線向所有方向輻射。其特點(diǎn)是光線發(fā)散且強(qiáng)度隨距離遞減，適用于模擬室內(nèi)場景和局部光照效果。3.環(huán)境光

環(huán)境光是指在場景中通過多次反射和折射產(chǎn)生的間接光照效果。其特點(diǎn)是柔和且均勻，能夠增強(qiáng)場景的整體感和真實(shí)感。不同光照環(huán)境下效果圖第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.4

光照與陰影—陰影模式與選擇戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造282828

陰影是指光線被模型遮擋而產(chǎn)生的暗影效果，是增強(qiáng)虛擬環(huán)境真實(shí)感的重要元素之一。在虛擬環(huán)境中，常見的陰影類型包括實(shí)時陰影和靜態(tài)陰影。

在Unity3d中，通過調(diào)整陰影的參數(shù)來改善陰影效果，包括陰影的分辨率、強(qiáng)度和軟硬度等。具體操作包括調(diào)整陰影的分辨率以提高陰影的清晰度和細(xì)節(jié)、調(diào)整陰影的強(qiáng)度以控制陰影的明暗程度、以及調(diào)整陰影的軟硬度以改變陰影的邊緣過渡效果。通過合理調(diào)整陰影參數(shù)，可以使場景中的陰影效果更加真實(shí)和自然，增強(qiáng)場景的真實(shí)感和立體感。實(shí)時陰影：實(shí)時陰影是在運(yùn)行時動態(tài)生成的陰影效果，適用于動態(tài)模型和光源的場景。靜態(tài)陰影：靜態(tài)陰影是在場景構(gòu)建階段預(yù)先計算和存儲的陰影效果，適用于靜態(tài)模型和光源的場景。目錄CONTENTS3.1空間坐標(biāo)體系3.2位置布置3.3材質(zhì)與紋理3.4光照與陰影材質(zhì)與紋理3.5實(shí)時渲染與性能優(yōu)化3.6粒子系統(tǒng)與特效設(shè)計3.7相機(jī)設(shè)置與視角控制3.8場景組織與層級管理第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.5

實(shí)時渲染與性能優(yōu)化戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造3030實(shí)時渲染是指在場景或應(yīng)用程序中即時生成并呈現(xiàn)圖像的過程，其核心目標(biāo)是在有限的時間內(nèi)生成高質(zhì)量的圖像以實(shí)現(xiàn)流暢的用戶體驗(yàn)。屏幕空間反射環(huán)境光遮擋光照與陰影實(shí)時渲染措施粒子系統(tǒng)圖像特效第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.5

實(shí)時渲染與性能優(yōu)化戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造3131（1）屏幕空間反射屏幕空間反射是一種用于模擬模型表面反射的高級渲染技術(shù)，通過對屏幕上的像素進(jìn)行采樣，計算其對應(yīng)的反射結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)真實(shí)感的反射效果。（2）環(huán)境光遮擋環(huán)境光遮擋是一種用于模擬光線在環(huán)境中傳播時受到遮擋而產(chǎn)生的陰影效果的渲染技術(shù)。在真實(shí)世界中，模型之間存在著各種微小的間隙和遮擋，這些遮擋會導(dǎo)致光線在模型表面聚集較少，從而在陰影區(qū)域產(chǎn)生暗淡的效果。第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.5

實(shí)時渲染與性能優(yōu)化戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造3232（3）光照與陰影光照和陰影會直接影響著場景的逼真程度和用戶體驗(yàn)。光照模擬了光線在場景中的傳播和作用過程，而陰影則模擬了光線被模型遮擋而產(chǎn)生的暗影效果。（4）粒子系統(tǒng)粒子系統(tǒng)可以模擬各種特殊環(huán)境，如火焰、煙霧、水流等。通過調(diào)整粒子的參數(shù)和特性，可以實(shí)現(xiàn)豐富多彩的視覺效果，增強(qiáng)場景的真實(shí)感和動態(tài)性。（5）圖像特效圖像特效可以通過后期處理來增強(qiáng)場景的視覺效果，如景深效果、運(yùn)動模糊、色彩校正等。圖像特效可以使場景更加生動、美觀，提升用戶的視覺體驗(yàn)。第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.5

實(shí)時渲染與性能優(yōu)化戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造3333GPU特性對渲染性能的影響：GPU（GraphicsProcessingUnit，圖形處理器）的特性對渲染性能有著重要的影響。其中包括并行處理能力、顯存帶寬、紋理單元數(shù)等。除此之外，GPU的特性還包括以下五個方面。CUDA核心數(shù)圖形存儲器類型顯存容量GPU特性GPU頻率圖像特效第三章

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實(shí)時渲染與性能優(yōu)化戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造3434渲染管線的基本流程

渲染管線是指渲染引擎中圖形數(shù)據(jù)處理的流程。在現(xiàn)代圖形渲染中，通常包括頂點(diǎn)處理、光柵化、片元處理等階段。頂點(diǎn)處理階段用于對頂點(diǎn)進(jìn)行變換和投影，光柵化階段將三維模型轉(zhuǎn)化為二維像素，并確定每個像素的位置，片元處理階段則對像素進(jìn)行著色、光照等計算。(1)頂點(diǎn)處理；

(4)片元處理；(2)幾何處理；

(5)像素輸出；(3)光柵化；渲染管線的基本流程包括多個階段，每個階段都有特定的功能，負(fù)責(zé)處理不同的圖形數(shù)據(jù)。第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.5

實(shí)時渲染與性能優(yōu)化戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造3535(1)頂點(diǎn)處理：功能：頂點(diǎn)處理階段負(fù)責(zé)對輸入的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行變換和投影，將三維空間中的頂點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為屏幕空間中的二維坐標(biāo)。(2)幾何處理：功能：幾何處理階段對頂點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，生成幾何圖元（如三角形）以供后續(xù)的光柵化處理。(3)光柵化：功能：光柵化階段將幾何圖元轉(zhuǎn)換為屏幕上的像素，并確定每個像素的位置。(4)片元處理：功能：片元處理階段對光柵化階段生成的每個像素進(jìn)行處理，包括著色、光照計算、紋理采樣等。(5)像素輸出：功能：像素輸出階段將經(jīng)過片元處理后的像素數(shù)據(jù)輸出到幀緩沖區(qū)。第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.5

實(shí)時渲染與性能優(yōu)化戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造3636減少場景性能消耗的優(yōu)化方法：性能優(yōu)化在場景開發(fā)和圖形渲染中至關(guān)重要。它不僅可以提高場景的幀率和流暢度，還可以減少資源消耗，延長設(shè)備電池壽命，提升用戶體驗(yàn)。

優(yōu)化資源使用減少渲染負(fù)荷利用硬件加速優(yōu)化方法使用延遲渲染技術(shù)避免過度繪制第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.5

實(shí)時渲染與性能優(yōu)化戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造3737(1)優(yōu)化資源使用：合理管理場景資源，包括紋理、模型等，避免過度使用高分辨率或冗余資源，以減少內(nèi)存和存儲占用。(2)減少渲染負(fù)荷：通過減少多邊形數(shù)量、使用簡化模型、減少光源數(shù)量等方式，降低渲染復(fù)雜度，提高渲染性能。(3)利用硬件加速：充分利用GPU的硬件加速功能，如圖形API的特性、著色器的優(yōu)化、GPU實(shí)例化等，以提高渲染效率。(4)使用延遲渲染技術(shù)：延遲渲染技術(shù)可以將光照和材質(zhì)計算延遲到后期階段進(jìn)行，從而減少對GPU的壓力，提高渲染性能。(5)避免過度繪制：通過合理使用裁剪和遮擋技術(shù)，避免在不可見區(qū)域繪制對象，減少不必要的渲染占用。目錄CONTENTS3.1空間坐標(biāo)體系3.2位置布置3.3材質(zhì)與紋理3.4光照與陰影材質(zhì)與紋理3.5實(shí)時渲染與性能優(yōu)化3.6粒子系統(tǒng)與特效設(shè)計3.7相機(jī)設(shè)置與視角控制3.8場景組織與層級管理第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.6

粒子系統(tǒng)與特效設(shè)計戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造3939

粒子系統(tǒng)能夠模擬各種故障現(xiàn)象和場景特效，為場景增添動態(tài)感和豐富度。不同類型的粒子系統(tǒng)可以應(yīng)用于各種不同的場景，根據(jù)需求進(jìn)行選擇和調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)理想的視覺效果?；鹧媪Ｗ有Ч麩熿F粒子效果水流粒子效果常見粒子特效第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.6

粒子系統(tǒng)與特效設(shè)計—火焰粒子效果戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造4040(1)火焰形態(tài)：火焰通常具有柔軟、流動的形態(tài)，具有一定的透明度和明亮度，根據(jù)火焰的大小和形狀調(diào)整粒子系統(tǒng)的尺寸參數(shù)。(2)火焰顏色：火焰的顏色通常為橙紅色至黃色，通過調(diào)整粒子的顏色和透明度，使其更加逼真和生動。(3)火焰運(yùn)動：火焰通常具有不規(guī)則的運(yùn)動軌跡，通過調(diào)整粒子的速度、方向和角度，模擬火焰的燃燒過程?；鹧嫘Ч谌?/p>

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.6

粒子系統(tǒng)與特效設(shè)計—煙霧粒子效果戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造4141(1)煙霧形態(tài)：煙霧通常呈現(xiàn)出薄薄的、彌散的形態(tài)，具有一定的不透明度和隨機(jī)性，根據(jù)場景需求調(diào)整粒子的參數(shù)。(2)煙霧顏色：煙霧的顏色通常為灰色或白色，通過調(diào)整粒子的顏色和透明度，使其更加逼真和立體。(3)煙霧漂?。簾熿F通常具有漂浮的效果，通過調(diào)整粒子的速度和運(yùn)動軌跡，模擬煙霧在空氣中的擴(kuò)散和流動。煙霧效果第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.6

粒子系統(tǒng)與特效設(shè)計—水流粒子效果戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造4242(1)水流形態(tài)：水流通常具有流動、涓涓流淌的形態(tài)，具有一定的透明度和波動性，根據(jù)水流的大小和速度調(diào)整粒子系統(tǒng)的尺寸參數(shù)。(2)水流顏色：水流的顏色通常為藍(lán)色或透明色，通過調(diào)整粒子的顏色和透明度，使其更加逼真和清澈。(3)水流涌動：水流通常具有涌動和波動的效果，通過調(diào)整粒子的速度和運(yùn)動軌跡，模擬水流在地形上的流動和流溢。水流效果目錄CONTENTS3.1空間坐標(biāo)體系3.2位置布置3.3材質(zhì)與紋理3.4光照與陰影材質(zhì)與紋理3.5實(shí)時渲染與性能優(yōu)化3.6粒子系統(tǒng)與特效設(shè)計3.7相機(jī)設(shè)置與視角控制3.8場景組織與層級管理第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.7

相機(jī)設(shè)置與視角控制—投影方式戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造44（1）透視投影

透視投影是一種仿照人眼視覺特性設(shè)計的投影方式，具有近大遠(yuǎn)小、景深感強(qiáng)的特點(diǎn)。在透視投影中，模型距離相機(jī)越遠(yuǎn)，其在視野中的大小越小，而且遠(yuǎn)處的模型會呈現(xiàn)出明顯的遮擋關(guān)系，使得場景更加真實(shí)。（a）遠(yuǎn)距離視角（b）近距離視角透視投影視角圖第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.7

相機(jī)設(shè)置與視角控制—投影方式戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造45（a）遠(yuǎn)距離視角（b）近距離視角正交投影視角圖（2）正交投影

在正交投影中，模型無論距離相機(jī)多遠(yuǎn)，其在視野中的大小保持不變。正交投影不考慮模型與相機(jī)之間的距離，所有模型在視野中的大小都是固定的，沒有景深感。第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.7

相機(jī)設(shè)置與視角控制—模式選擇與設(shè)置戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造46如何選擇和設(shè)置相機(jī)模式？(1)創(chuàng)建相機(jī)：在場景中創(chuàng)建一個相機(jī)對象?？梢酝ㄟ^在Hierarchy面板右鍵點(diǎn)擊選擇“Camera”來創(chuàng)建相機(jī)對象。(2)選擇投影模式：選擇創(chuàng)建的相機(jī)對象，在Inspector面板中找到相機(jī)組件的“Projection”屬性。通過下拉菜單選擇“Perspective”或“Orthographic”，分別對應(yīng)透視投影和正交投影。Camera創(chuàng)建屬性選擇第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.7

相機(jī)設(shè)置與視角控制—模式選擇與設(shè)置戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造47(3)調(diào)整投影參數(shù)（可選）：根據(jù)具體需求，可以調(diào)整相機(jī)的其他參數(shù)，如視場角、正交大小等，以達(dá)到預(yù)期的渲染效果。通過以上步驟，就可以在Unity3d中選擇和設(shè)置相機(jī)的投影模式。根據(jù)具體的項(xiàng)目需求和場景特點(diǎn)，選擇適合的相機(jī)模式將有助于實(shí)現(xiàn)更好的視覺效果。參數(shù)選擇第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.7

相機(jī)設(shè)置與視角控制—相機(jī)視角控制戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造48在虛擬場景中，相機(jī)的基本視角控制是用戶與場景互動的核心之一。通過旋轉(zhuǎn)、平移和縮放等基本操作，用戶可以靈活地觀察和操控場景，增強(qiáng)交互體驗(yàn)。相機(jī)視角操作指示圖第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.7

相機(jī)設(shè)置與視角控制—相機(jī)視角控制戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造49（1）平移平移是指沿著相機(jī)的軸線移動相機(jī)，使其改變位置而不改變方向。通過平移可以調(diào)整觀察位置，從不同的角度和距離觀察場景中的模型和環(huán)境。相機(jī)視角平移第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.7

相機(jī)設(shè)置與視角控制—相機(jī)視角控制戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造50（2）旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)是指改變相機(jī)的朝向，使其繞著一個中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。通過旋轉(zhuǎn)，用戶可以調(diào)整觀察角度和方向，以便更好地觀察場景中的模型和環(huán)境。相機(jī)視角旋轉(zhuǎn)第三章

場景布置與渲染關(guān)鍵技術(shù)3.7

相機(jī)設(shè)置與視角控制戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造51（3）縮放縮放是指改變相機(jī)的視野范圍，使其呈現(xiàn)出不同的視角大小。通過縮放可以調(diào)整視野