GPU渲染管线与shader

1 几何阶段(顶点shader处理这部分)

模型坐标空间-世界坐标空间-观察坐标空间-屏幕坐标空间

其中从观察空间 到 屏幕空间需要经过3步(CVV单位立方体，规范立方体)

a用透视变换矩阵把顶点从视锥体中变换到裁剪空间(齐次空间，用齐次坐标表示)；

b在 裁剪空间进行图元裁剪；（这里就是视域剔除View Frustum Culling），然后齐次空间除w把点转换到CVV中

c屏幕映射：将经过前述过程得到的坐标映射到屏幕坐标系上

顶点着色程序从GPU 前端模块（寄存器）中提取图元信息（顶点位置、法

向量、纹理坐标等），并完成顶点坐标空间转换、法向量空间转换、光照计算等

操作，最后将计算好的数据传送到指定寄存器中；然后片断着色程序从中获取需

要的数据，通常为“纹理坐标、光照信息等”，并根据这些信息以及从应用程序传

递的纹理信息（如果有的话）进行每个片断的颜色计算，最后将处理后的数据送

光栅操作模块。

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2图元装配

就是处理顶点连接关系(这里会进行背面剔除Back-Face Culling，以减少顶点)

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3光栅化阶段

决定哪些像素被集合图形覆盖的过程

光栅化前，图形都是连续的，需要通过光栅化把这些连续的图形转换为屏幕上对应的像素点

光栅化后会进行片段操作(片段shader处理这部分)

a 遮挡剔除，消除遮挡面

b 纹理操作Texture operation

c 混合 blending，透明处理

d 滤镜或滤波 filtering ，一种颜色经过某种滤波或滤镜处理后再输出

这里特殊说明下，unity shader 的surf 和自定义光照部分都是在这里处理的，surf可以处理纹理，而光照在几何阶段猜测只是记录光照数据，这里计算光照对颜色的影响

光栅化过程用到的4个缓冲

1 深度缓冲区 z buffer                保存顶点深度

2 模板缓冲区 stencil buffer      保存顶点是否处于阴影体内的标识，有的说模板缓冲室深度缓冲的一部分

3 帧缓冲区 frame buffer           存储深度缓冲和颜色缓冲的混合

4 颜色缓冲区 color buffer

另外最后会进行个视口裁减

片断着色程序对每个片断进行独立的颜色计算，最后输出颜色值的就是该片

段最终显示的颜色。可以这样说，顶点着色程序主要进行几何方面的运算，而片

段着色程序主要针对最终的颜色值进行计算。

片段着色程序还有一个突出的特点是：拥有检索纹理的能力。对于GPU 而言，

纹理等价于数组，这意味着，如果要做通用计算，例如数组排序、字符串检索等，

就必须使用到片段着色程序

片断和像素有什么不一样？所谓片断就是所有的三维顶点

在光栅化之后的数据集合，这些数据还没有经过深度值比较，而屏幕显示的像素

都是经过深度比较的。

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每个顶点数据都会执行一次顶点程序；每个片段都会执行一次片段程序。

unity shaderlab中AlphaTest的位置是在fragment函数之后可以阻止最终渲染到帧缓存，

StencilTest是在fragment之前可以阻止fragment函数执行

下图Culling DepthTest是深度测试(不包括SencilTest的说明)