Unity Shader入门学习笔记（更新中）

2 渲染流水线

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应用阶段-几何阶段-光栅化阶段

• 应用阶段
  由CPU负责，输出渲染所需的几何信息，即 渲染图元（rendering primitives）

• 几何阶段
  由GPU负责，把顶点坐标变换到屏幕空间中，再交给光栅器处理；输出屏幕空间的二维顶点坐标、每个顶点对应的深度值、着色等信息，传递到下一阶段

• 光栅化阶段
  在GPU上进行，光栅化主要任务是决定每个渲染图元中的哪些像素应该被绘制在屏幕上。对上阶段的逐顶点数据（如纹理坐标、顶点颜色等）进行插值，再进行逐像素处理。

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2.2 CPU与GPU通讯

• 应用阶段又可以分为：

1. 把数据加载到显存
2. 设置渲染状态
3. 调用Draw Call

1. 把数据加载到显存

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2. 设置渲染状态

什么是渲染状态？通俗解释：这些状态定义了场景中的网格是怎样被渲染的

3. 调用Draw Call

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Draw Call就是一个命令，发起方是CPU接收方是GPU。只是一个命令，不会包含任何材质信息

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2.2 GPU流水线

GPU流水线即几何阶段和光栅化阶段，又可以分成若干更小的流水线，这些流水线由GPU来实现，每个阶段GPU提供了不同的可配置性或可编程性。

GPU流水线

#######几何阶段：

• 顶点着色器（Vertex Shader）是完成可编程的，它通常用于实现顶点的空间变换、顶点着色等功能。
• 曲面细分着色器 (Tessellation Shader)是一个可选的着色器，用于细分图元。
• 几何着色器（Geometry Shader）是一个可选的着色器，可以被用于执行逐图元的着色操作，或者用于产生更多图元。
• 裁剪（Clipping）目的是将那些不在摄像机视野内的顶点裁减掉，并剔除某些三角图元的片面，这个阶段是可配置的。
• 屏幕映射（Screen Mapping）不可配置和编程，负责吧每个图元的坐标转换到屏幕坐标系中。
  #######光栅化阶段：
• 三角形设置 和三角形便利，是固定函数阶段；
• 片元着色器（Fragment Shader）完全可编程，用于实现逐片元（Per-Fragment）的着色操作。
• 逐片元操作（Per-Fragment Operations）阶段负责执行很多重要的操作，例如修改颜色、深度缓冲、进行混合等，它是不可编程的，但具有很高的可配置性。

2.3.2 顶点着色器：

• 输入进来的每个顶点都会调用一次顶点着色器，顶点着色器本身不可以创建或者销毁任何顶点，无法得到顶点之间的关系。正式因为相互独立性，GPU可以利用本身的特性并行化处理每个顶点。

• 主要工作：坐标变换和逐顶点光照。

  
  顶点着色器进行坐标变换并计算顶点颜色的过程

• 必须完成的工作：把顶点坐标从模型空间转换到齐次裁剪空间

  
  转换齐次裁剪坐标系

2.3.3 裁剪：

• 无法通过编程空值裁剪过程，但可以定义一个裁剪操作来对这一步进行配置。

2.3.3 屏幕映射（Screen Mapping）：

• 把每个图元的x和y坐标转换到屏幕坐标系（Screen Coordinates
  ）下，屏幕坐标系是一个二位坐标系，它和我们用于显示画面的分辨率有很大关系。

2.3.5 三角形设置：

• 由这一步开始进入了光栅化阶段。上一阶段输出的信息是屏幕坐标系下的顶点位置以及和它相关的额外信息，如深度值（z坐标）、法线法相、视角方向等。光栅化有两个最重要的目标：计算每个图元覆盖了哪些像素，以及为这些像素计算他们的颜色。
• 三角形设置：计算光栅化一个三角形网格所需的信息。

2.3.5 三角形遍历：(Triangle Traversal)