unity3d面试题及答案

1. 请描述游戏动画有哪几种，以及其原理

主要有以下三种游戏动画：

• 关节动画：把角色分成若干独立部分，每个部分对应一个网格模型，各部分的动画连接成一个整体的动画。这种动画方式使角色比较灵活，例如在Quake2中就使用了这种动画。
• 单一网格模型动画（关键帧动画）：由一个完整的网格模型构成。在动画序列的关键帧里记录各个顶点的原位置及其改变量，然后通过插值运算实现动画效果，能让角色动画较为真实。
• 骨骼动画：这是一种广泛应用的动画方式，集成了关节动画和单一网格模型动画的优点。骨骼按角色特点组成一定的层次结构，由关节相连，可做相对运动。皮肤作为单一网格蒙在骨骼之外，决定角色的外观。皮肤网格的每一个顶点都会受到骨骼的影响，从而实现完美的动画。

2. Alpha Blend工作原理

Alpha Blend用于实现半透明效果。其计算公式为：Color = (源颜色 源系数) OP (目标颜色 目标系数)。其中OP（混合方式）有加、减、反减、取最小、取最大等操作。

3. 写光照计算中的Diffuse的计算公式

漫反射光（Diffuse）计算公式

漫反射光的计算公式为：$I{diffuse} = D{intensity} D_{color} (N \cdot L)$。其中，$D{intensity}$表示漫反射强度，$D{color}$表示漫反射光颜色，$N$为该点的法向量，$L$为光源向量。

3D渲染中物体表面光照计算公式

在3D渲染中，物体表面的光照计算公式为：$I = I{ambient} + I{diffuse} + I_{specular}$。

• 环境光（Ambient）计算公式：$I{ambient} = A{intensity} * A{color}$，其中$A{intensity}$表示环境光强度，$A_{color}$表示环境光颜色。
• 漫反射光（Diffuse）计算公式：同上文，$I{diffuse} = D{intensity} D_{color} (N \cdot L)$。
• 镜面光照（Specular）计算公式：$I{specular} = S{intensity} S_{color} (R \cdot V)^n$，其中$S{intensity}$表示镜面光照强度，$S{color}$表示镜面光颜色，$R$为光的反射向量，$V$为观察者向量。

简化公式

将一些值合并，并使用白色作为光照颜色，则上述公式可简化为：$I = A + D * (N \cdot L) + (R \cdot V)^n$。

4. LOD是什么，优缺点是什么

LOD技术即Levels of Detail的简称，意为多细节层次。该技术根据物体模型的节点在显示环境中所处的位置和重要度，决定物体渲染的资源分配，降低非重要物体的面数和细节度，从而获得高效率的渲染运算。

优点

提高渲染效率，在不显著影响视觉效果的前提下，减少了不必要的计算量，提升游戏性能。

缺点

• 增加了模型管理的复杂度，需要为不同细节层次的模型进行维护和切换处理。
• 如果细节层次切换不恰当，可能会出现画面突变的情况，影响视觉体验。

5. 两种阴影判断的方法工作原理

此处题目表述不够清晰，常见的阴影生成方法有基于阴影映射（Shadow Mapping）和基于体素的阴影等。

• 阴影映射（Shadow Mapping）：先从光源的视角渲染场景，记录场景中每个可见点到光源的距离，存储在深度纹理（阴影贴图）中。然后从摄像机视角渲染场景，对于每个像素，计算其在光源视角下的深度，并与阴影贴图中的深度进行比较。如果该像素的深度大于阴影贴图中的深度，则该像素处于阴影中。
• 基于体素的阴影：将场景离散化为体素，通过对体素的处理来确定阴影的范围。这种方法可以处理复杂的阴影效果，但计算量较大。

6. Vertex Shader是什么？怎么计算？

顶点着色器（Vertex Shader）是图形渲染管线中的一个阶段，用于处理每个顶点的位置、颜色、法线等属性。它接收顶点数据作为输入，对其进行变换和计算，然后输出变换后的顶点数据。

顶点着色器的计算通常包括以下几个方面：

• 顶点变换：将顶点从模型空间转换到齐次裁剪空间，通常使用模型 - 视图 - 投影矩阵（MVP矩阵）进行变换。
• 法线变换：对顶点的法线进行变换，以保证光照计算的正确性。
• 光照计算：在顶点着色器中可以进行简单的光照计算，如漫反射和环境光的计算。

以下是一个简单的顶点着色器代码示例（使用GLSL语言）：

#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (location = 1) in vec3 aNormal;

uniform mat4 model;
uniform mat4 view;
uniform mat4 projection;

out vec3 Normal;

void main()
{
gl_Position = projection * view * model * vec4(aPos, 1.0);
Normal = mat3(transpose(inverse(model))) * aNormal;
}

7. MipMap是什么？作用？

在三维计算机图形的贴图渲染中，Mipmapping是一种常用的技术。为了加快渲染速度和减少图像锯齿，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MIP map或者mipmap。

作用

• 提高渲染速度：在远距离观察物体时，使用低分辨率的Mipmap可以减少纹理采样的计算量，从而提高渲染效率。
• 减少图像锯齿：通过在不同距离使用合适分辨率的Mipmap，可以避免因纹理采样不足而产生的锯齿现象，提升图像质量。

8. 用U3D实现2D游戏，有几种方式？

使用Unity本身的GUI

可以利用Unity的GUI系统来创建2D界面和元素，实现简单的2D游戏。

将摄像机的Projection调成Orthographic

将摄像机的Projection属性设置为Orthographic（正交投影），此时物体的Z轴不影响其在屏幕上的显示大小，可用于实现2D游戏。

使用Sprite Renderer

Unity提供了Sprite Renderer组件，专门用于渲染2D精灵，结合Sprite Editor可以方便地创建和管理2D图形。

使用2D Toolkit等插件

借助第三方插件可以更高效地实现2D游戏开发，提供了更多的功能和工具。

9. U3D中碰撞器和触发器的区别？

• 碰撞器（Collider）：当IsTrigger属性设置为false时，物体之间会产生碰撞效果。可以调用OnCollisionEnter、OnCollisionStay、OnCollisionExit函数来处理碰撞事件。
• 触发器（Trigger）：当IsTrigger属性设置为true时，物体之间不会产生实际的碰撞效果，但可以检测到物体的进入、停留和离开。可以调用OnTriggerEnter、OnTriggerStay、OnTriggerExit函数来处理触发事件。

10. 物体发生碰撞的必要条件

其中至少一个物体（运动的）必须带有碰撞器（Collider）和刚体（Rigidbody）或者CharacterController，另一个物体也必须至少带有碰撞器。

11. CharacterController和Rigidbody的区别

• CharacterController：自带胶囊碰撞器，内部封装了一些刚体的功能，但它不是真正的刚体。它更适合用于角色的移动控制，例如在平台游戏中控制角色的行走、跳跃等动作。
• Rigidbody：是真正的刚体组件，使物体带有物理特性，会受到重力、力的作用，遵循物理定律进行运动。

12. 物体发生碰撞时，有几个阶段，分别对应的函数

物体发生碰撞时，有三个阶段，分别对应以下函数：

• 进入碰撞阶段：OnCollisionEnter函数，当两个物体开始碰撞时调用。
• 碰撞持续阶段：OnCollisionStay函数，在两个物体保持碰撞状态时持续调用。
• 离开碰撞阶段：OnCollisionExit函数，当两个物体结束碰撞时调用。

13. U3D中，几种施加力的方式，描述出来。

在Unity中，可以使用Rigidbody组件的以下方法施加力：

• AddForce：向刚体施加一个力，力的方向和大小可以通过参数指定。例如：rigidbody.AddForce(Vector3.forward * 10f); 表示向正前方施加一个大小为10的力。
• AddForceAtPosition：在指定位置向刚体施加一个力，除了力的方向和大小外，还需要指定力的作用点。

14. 什么叫做链条关节

链条关节（Hinge Joint）可以模拟两个物体间用一根链条连接在一起的情况。它能保持两个物体在一个固定距离内不相互移动而不产生作用力，但是达到固定距离后就会产生拉力。

15. 物体自旋转使用的函数叫什么

可以使用transform.Rotate函数来实现物体的自旋转。例如：transform.Rotate(Vector3.up * Time.deltaTime * 30f); 表示物体绕Y轴以每秒30度的速度旋转。

16. 物体绕某点旋转使用函数叫什么

可以使用transform.RotateAround函数来实现物体绕某点旋转。该函数需要指定旋转中心、旋转轴和旋转角度。例如：transform.RotateAround(Vector3.zero, Vector3.up, 30f); 表示物体绕原点绕Y轴旋转30度。

17. U3D提供了一个用于保存读取数据的类（PlayerPrefs），请列出保存读取整形数据的函数

保存整形数据

PlayerPrefs.SetInt("CoinNum", 100); 该函数用于将整数100保存到键为"CoinNum"的位置。

读取整形数据

int coinNum = PlayerPrefs.GetInt("CoinNum"); 该函数用于从键为"CoinNum"的位置读取整数数据。

18. Unity3D提供了几种光源，分别是什么

Unity3D提供了以下几种光源：

• Directional Light（平行光）：模拟远距离的光源，如太阳，光线是平行的。
• Point Light（点光源）：从一个点向四周发射光线，如灯泡。
• Spot Light（聚光灯）：从一个点向一个锥形区域发射光线，如舞台上的聚光灯。
• Area Light（面光源）：模拟具有一定面积的光源，在实时渲染中使用较少。

19. Unity3D从唤醒到销毁有一段生命周期，请列出系统自己调用的几个重要方法。

Unity3D的生命周期中系统自动调用的重要方法顺序如下： Awake --> Start --> Update --> FixedUpdate --> LateUpdate --> OnGUI --> Reset --> OnDisable --> OnDestroy

20. 物理更新一般在哪个系统函数里？

物理更新一般在FixedUpdate函数里进行。FixedUpdate每固定帧绘制时执行一次，与Update不同的是，FixedUpdate是基于渲染帧执行的。如果渲染效率低下，FixedUpdate的调用次数不会受到影响，它比较适用于物理引擎的计算，因为物理计算需要稳定的时间间隔。而Update则比较适合做控制，如处理用户输入等。

21. 移动相机动作在哪个函数里，为什么在这个函数里。

移动相机动作通常在LateUpdate函数里进行。LateUpdate在每帧执行完毕后调用，它是在所有Update结束后才执行，比较适合用于命令脚本的执行。例如在摄像机跟随角色的场景中，在所有Update操作完成后再移动摄像机，可以避免出现摄像机已经推进了，但视角里还未有角色的空帧现象。

22. 当游戏中需要频繁创建一个物体对象时，我们需要怎么做来节省内存。

可以使用对象池（Object Pooling）技术来节省内存。对象池的原理是预先创建一定数量的物体对象，将它们存储在一个池中。当需要使用物体时，从池中取出；使用完毕后，将物体放回池中，而不是销毁它。这样可以避免频繁的创建和销毁对象所带来的内存开销。

23. 一个场景放置多个Camera并同时处于活动状态，会发生什么

当一个场景中放置多个Camera并同时处于活动状态时，游戏界面可以看到多个摄像机的混合画面。可以使用以下方法来控制摄像机的显示：

• Depth（深度）：每个摄像机都有一个Depth属性，值越大的摄像机越后渲染，会覆盖在值较小的摄像机的画面之上。
• Layer（层）+ Culling Mask：通过设置摄像机的Culling Mask，可以指定摄像机只渲染某些层的物体，从而实现不同摄像机渲染不同部分的场景。
• Enable = false/true：通过启用或禁用摄像机的enabled属性来控制摄像机是否工作。

24. 简述Prefab的用处和环境

Prefab（预制体）在实例化的时候用到，主要用于经常会用到的物体。使用Prefab的好处是可以方便地修改物体的属性，当修改Prefab时，所有基于该Prefab实例化的物体都会自动更新。适用于需要大量重复使用相同或相似物体的场景，如游戏中的敌人、道具等。

25. 如何销毁一个UnityEngine.Object以及其子类

可以使用Destroy函数来销毁一个UnityEngine.Object以及其子类。例如：Destroy(gameObject); 用于销毁一个游戏对象。

26. 为什么U3D会出现组件上数据丢失的情况

一般是组件上绑定的物体对象被删除了，或者引用的资源被移动、重命名等操作，导致组件无法找到对应的资源，从而出现数据丢失的情况。

27. U3D下如何安全的在不同工程迁移Asset数据

方法一

可以把assets目录和Library目录一起迁移，但这种方法可能会导致项目文件过大，且迁移过程中可能会出现一些兼容性问题。

方法二

导出包（.unitypackage），在目标工程中导入该包。这种方法可以方便地迁移特定的资源，并且可以避免一些不必要的文件迁移。

方法三

使用Unity带的Assets Server功能，通过网络共享和管理资源，实现资源的安全迁移。