渲染流水线

概念流水线

一、应用阶段

这个阶段输出渲染所需的几何信息，即渲染图元。

把数据加载到显存中。(准备场景、粗略优化剔除，得到顶点数据)
设置渲染状态。(指定某批次图元所使用的材质、纹理、着色器、光源属性等)
调用DrawCall。(由CPU发送给GPU的一个命令，指向某批次图元列表)

GPU流水线

二、几何阶段

这个阶段输出屏幕空间下的二维顶点坐标，以及每个顶点对应的深度值、着色等信息。(变换三维顶点，光照计算)
模型坐标 -> 世界坐标 -> 视点坐标 -> 屏幕坐标

1.顶点着色器

顶点的空间变换、逐定点光照，计算定点颜色等。得到归一化的设备坐标。(单位立方体)
就是对顶点操作啦。顶点可以当做一个结构体，里面包含颜色，坐标，uv等信息。

2.曲面细分着色器（这里图元装配应该已经完成了）

细分图元。
不清楚，对图元加工吧。

3.几何着色器

图元操作。
用于执行逐图元的着色操作或用于产生更多图元。

4.裁剪

裁剪掉视野外的顶点。
图元修改完了，就确定下来了，就把多余的图元去掉吧。

5.屏幕映射

将单位三维顶点坐标映射到屏幕坐标系。
准备对像素操作咯。那就要把坐标都转成屏幕坐标了。

三、光栅化阶段

这个阶段输出最终像素。

1.三角形设置

计算光栅化一个三角网格所需的信息。

2.三角形遍历

输出片元序列。检查每个像素是否被一个三角网格覆盖，如果是的化则生成一个与这个像素对应的片元。
片元：被三角网格覆盖，对三个顶点数据进行插值，从而得到的数据集合。（包括屏幕坐标，深度信息，顶点信息，法线，纹理坐标等）

3.片元着色器

输出该片元的一个或者多个颜色值。逐片元的着色操作。

4.逐片元操作

输出最终片元。测试（模板测试、深度测试）+ 最终的颜色混合。决定每个片元的可见性和最终颜色。

Per-fragment Operations

Tips

OpenGL、DirectX图像应用编程接口，是应用程序和GPU的沟通桥梁。

OpenGL与DirectX
DirectX -> HLSL、OpenGL -> GLSL、 NVIDIA -> CG。
提交大量DrawCall会造成CPU瓶颈，而不是GPU。避免使用大量很小的网格，避免使用过多材质。（减少顶点数量，减少不同的渲染状态）

CommandBuffer
固定管线渲染，即只能对流水线进行类似功能开关的配置。
渲染（rendering）：计算机根据模型（model）创建图像的过程。
模型（model）：根据集合图元创建的物体（object）。
几何图元：包括点、线和多边形等，它是通过顶点指定的。
OpenGL: 渲染管线理论

总结

首先有一个数据准备阶段，这个阶段在CPU做，这里提交Draw Call。
然后进入GPU流水线，首先是几何阶段。顶点着色器就是在这里做，对顶点进行操作，包括计算光照对顶点的影响，把坐标变换到视口坐标。然后还要把顶点组装成图元，再进行优化剔除不需要的图元。
接着是光栅化阶段，根据图元信息，得到像素对应的片元。片元着色器就是在这里对片元进行操作。然后再对片元做一些剪切，测试，确定要显示的片元，以及片元颜色。
最后把片元结果写入帧缓冲区对应的像素去。