什么是渲染管線

渲染管線也叫渲染流水線，一般我們將渲染流程分成3個階段：

• 應用階段
  應用階段的功能通常由CPU負責實現，開發者具有對這個階段的絕對控制權。應用階段開發者由3個任務：1.準備好場景數據(攝像機，視錐體，模型，光源等)
  2.為了提高渲染性能，我們在這里會做一些剔除工作
  3.設置渲染狀態，例如模型的顏色，紋理，使用哪個shader等
  這一階段最重要的是輸出渲染所需要的幾何信息

• 幾何階段
  幾何階段處理所有和我們要繪制的幾何相關的事情。決定需要繪制的圖元是什么，怎么樣繪制它們，在哪里繪制它們。這一階段通常在GPU上進行。幾何階段會做哪些事情呢，如下圖所示

  1.頂點著色器：是流水線的第一個階段，它的輸入來自CPU。頂點著色器處理的單位是頂點，也就是說，輸入進來的每個頂點都會調用一次頂點著色器。頂點著色器完成2個工作：
  （1）坐標變換
  就是對頂點的坐標進行某種變換。當然，必須要做的變換是將頂點坐標從模型空間轉換到齊次裁剪 空間。 當然我們可以自己加入很多頂點變換，如，模擬水面的頂點擾動，布料模擬的頂點計算等
  （2）逐頂點光照
  2.曲面細分著色器（非必須）：
  3.幾何著色器(非必須)：
  4.裁剪：由于我們場景會很大，而攝像機的視野范圍很有可能不會覆蓋所有的場景物體，不在視野范圍內的不需要處理，裁剪就是為了完成這個目的。
  5.屏幕映射：將空間坐標轉換為屏幕坐標

• 光柵化階段
  這一階段會使用幾何階段傳遞的數據來產生屏幕上的像素，并渲染出最終的圖像。這一階段也子啊GPU上運行。
  1.三角形設置：計算光柵化一個三角形所需要的網格信息
  2.三角形遍歷: 三角形遍歷階段檢查每個像素是否被一個三角形網格所覆蓋。如果被覆蓋的話，就會生成一個片元。
  3.片元著色器：片元著色器的輸入是上一個階段對頂點信息插值得到的結果，更具體來說，是根據那些從頂點著色器中輸出的數據插值得到的。而它的輸出是一個或者多個顏色。這一階段完成很多重要的渲染技術，其中最重要的技術之一就是紋理采樣。為了在片元著色器中進行紋理采樣，我們通常會在頂點著色器階段輸出每個頂點對應的紋理坐標，然后經過光柵化階段對三角形網格的3個頂點對應的紋理坐標進行查之后，就可以得到其覆蓋的片元的紋理。

4.逐片元操作:
(1) 決定每個片元的可見性。如深度測試，模板測試等
(2) 對片元進行著色

CPU和GPU的通信

渲染流水線的起點是CPU，即應用階段，可以分為一下三個階段

• 把數據加載到現存中
• 設置渲染狀態
• 調用DrawCall
  什么是DrawCall，GPU調用圖像編程接口，如OpenGL中的glDrawElements命令或者DirectX中的DrawIndexedPrimitive命令，以命令GPU進行渲染操作。

總結

參考書籍：Unity Shader 入門精要

總結

以上是生活随笔為你收集整理的计算机图形学——什么是渲染管线的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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