1.1 Shader是什么
shader就是着色器
2.1 渲染流水线(概念上)
渲染流水线的工作任务在于由一个三维场景出发，生成(渲染)一张二维图像。
一般分为三个阶段：
- 应用阶段：输出渲染图元(点、线、三角面等)
- 开发者任务：
- 准备好场景数据(摄像机位置、视锥体、场景中包含的模型、光源)；
- 做一个粗粒度剔除工作，把不可见的物体剔除，不交给几何阶段处理；
- 设置好每个模型的渲染状态(材质、纹理、shader)。
- 几何阶段：输出屏幕的顶点信息
- 开发者任务：
1.处理所有和我们要绘制的几何相关的事物(决定需要绘制的图元是什么、怎样绘制它们、在哪里绘制)
- 光栅化阶段：使用上一阶段的数据来阐述屏幕上的像素。并渲染出最终的图像
2.2 CPU和GPU之间的通信
2.2.1 把数据加载到显存中
- 从硬盘加载到内存
-然后网格和纹理等数据又被加载到显卡上的存储空间–显存
2.2.2 设置渲染状态
2.2.3 调用Draw Call
- 是一个命令，发起方是CPU，接收方是GPU，仅仅指向一个需要被渲染的图元列表，不会包含任何材质信息
2.3 GPU流水线
2.3.1 概述
- 几何阶段和光栅化阶段可以分成若干个更小的流水线阶段，这些流水线阶段由GPU来实现，每个阶段GPU提供了不同的可配置性和可编程性
- 顶点数据：输入
- 顶点着色器：实现顶点的空间变换、顶点着色等功能
- 曲面细分着色器：用于细分图元
- 几何着色器：用于执行逐图元的着色操作，或用于产生更多图元
- 裁剪：将不在摄像机视野内的顶点裁剪掉，并剔除某些三角图元的面片
- 屏幕映射：负责把每个图元的坐标转换到屏幕坐标系中
- 三角形设置：固定函数阶段
- 三角形遍历：固定函数阶段
- 片元着色器：实现逐片元的着色操作
- 逐片元操作：修改颜色、深度缓冲、进行混合等
- 屏幕图像
2.3.2 顶点着色器（几何阶段）
- 输入进来的每个顶点都会调用一次顶点着色器
- 工作：坐标变换、逐顶点光照
- 把顶点坐标从模型空间转换到齐次裁剪空间（如(5,10,8)->(.6,.4,.2) 0-1之间）
2.3.3 裁剪（几何阶段）
- 完全在视野内 – 将图元传递给下一流水线
- 部分在视野内 – 在视野交界处用新的顶点代替
- 完全在视野外 – 不会传递图元
2.3.4 屏幕映射（几何阶段）
- 把每个图元的x和y坐标转换到屏幕坐标系下
- 屏幕坐标系和z坐标一起构成了一个坐标系，叫做窗口坐标系
2.3.5 三角形设置（光栅化阶段）
2.3.6 三角形遍历（光栅化阶段）
- 检查每个像素是否被一个三角网格所覆盖
- 是的话就生成一个片元
2.3.7 片元着色器（光栅化阶段）
2.3.8 逐片元操作（光栅化阶段）
- 也被称为输出合并阶段
- 1.决定每个片元的可见性：
· 模板测试：将模板缓冲区中该片元的值和参考值进行比较；限制渲染区域
· 深度测试：将该片元的深度值和已经存在于缓冲区中的深度值进行比较
- 2.混合颜色——混合：
· 关闭-就会直接覆盖
· 开启：就会对片元颜色和缓冲区颜色进行混合
- 双重缓冲：交换后置缓冲和前置缓冲的内容；后置缓冲进行光栅化；前置缓冲进行显示
2.4 一些容易困惑的地方
2.4.1 什么是OpenGL/DirectX
- 显卡驱动把OpenGL和DX的函数调用翻译成GPU执行命令
- 应用程序通过调用OpenGL和DX的图形接口将渲染所需的数据，如顶点数据、纹理数据、材质参数等数据存储在显存的特定区域
2.4.2 什么是HLSL、GLSL、CG
- HLSL：
· DX的着色语言，着色语言是专门用来编写着色器的
· 微软的
- GLSL：
· OpenGL的着色语言
· 跨平台
- CG：
· 英伟达的C for graphic
· 跨平台
2.4.3 什么是Draw Call
- CPU调用图像编程接口，以命令GPU进行渲染的操作
- 通过命令缓冲区来并行工作
- Draw Call多了会影响帧率
- 使用批处理可以有效较少Draw Call数量（类比多个小文件打成压缩包复制到别处会快很多）
2.4.3 什么是固定管线渲染
2.5 那么，你明白什么是Shader了吗
- GPU流水线上一些可高度编程的阶段，而由着色器编译出来的最终代码会在GPU上运行
- 有一些特定类别的着色器，比如顶点着色器、片元着色器
- 依靠着着色器，我们可以控制流水线中的渲染细节，例如用顶点着色器进行顶点变换以及传递数据，用片元着色器来逐像素的渲染
- 操作包括：设置适当的渲染状态，使用合适的混合函数，开启还是关闭深度测试/深度写入