UnityShadow
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目录
渲染流水线（流程顺序 - 新编并简化）
图2.2 渲染流水线中的三个概念阶段
应用阶段（Application Stage）（CPU实现）
准备好场景数据
（例如：摄像机位置、视锥体、场景中包含哪些模型、使用了哪些光源等等）
剔除不可见物体
为了提高渲染性能，需要作一个粗粒度剔除（culling）工作，剔除不可见物体不提交给集合阶段
（注：这里的不可见是指被隐藏而非被遮挡而不可见）
设置好每个模型的渲染状态
需要设置好每个模型的渲染状态（例如：使用的材质（漫反射颜色、高光反射颜色）、纹理、Shader等等）
从CPU过渡到GPU
把数据加载到到显存中
图2.3 渲染所需的数据（两张纹理以及3个网格）从硬盘最终加载到显存中。在渲染时，GPU可以快速访问这些数据
设置渲染状态
图2.4 在同一状态下渲染三个网格。由于没有更改渲染状态，因此三个网格的外观看起来像是同一种材质的物体
调用Draw Call
图2.5 CPU通过调用Draw Call来告诉GPU开始进行一个渲染过程。一个Draw Call会指向本次调用需要渲染的图元列表
几何阶段（Geometry Stage）（GPU实现）
图2.6 GPU的渲染流水线实现。颜色表示了不同阶段的可配置性或可编程性
顶点着色器（Vertex Shader）（可编程）
- 主要工作：坐标变换、逐顶点光照
图2.7 GPU在每个输入的网格顶点上都会调用顶点着色器。顶点着色器必须进行顶点的坐标变换，需要时还可以计算和输出顶点的颜色。例如，我们可能需要进行逐顶点的光照
图2.8 顶点着色器会将模型顶点的位置变换到齐次裁剪坐标空间下，进行输出后再由硬件做透视除法得到NDC下的坐标
曲面细分着色器（Tessellation Shader）（可编程、可选）
- 作用：细分图元
几何着色器（Geometry Shader）（可编程、可选）
- 作用：执行逐图元（Per-Primitive）的着色操作，或者被用于产生更多的图元
裁剪（Clipping）（可配置）
- 作用：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
图2.9 只有在单位立方体的图元才需要被继续处理。因此，完全在单位立方体外部的图元（红色三角形）被舍弃，完全在单位立方体内部的图元（绿色三角形）将被保留。和单位立方体相交的图元（黄色三角形）会被裁剪，新的顶点会被生成，原来在外部的顶点会被舍弃
屏幕映射（Screen Mapping）（固定）
- 作用：负责把每个图元的坐标转换到屏幕坐标系（Screen Coordinates）中
图2.10 屏幕映射将x、y坐标从（-1, 1）范围转换到屏幕坐标系中
图2.11 OpenGL和DirectX的屏幕坐标系差异。对于一张512*512大小的图像，在OpenGL中其（0, 0）点在左下角，而在DirectX中其(0, 0)点在左上角
光栅化阶段（Rasterizer Stage）（GPU实现）
有两个重要的目标：计算每个图元覆盖了哪些像素，以及为这些像素计算它们的颜色
图2.6 GPU的渲染流水线实现。颜色表示了不同阶段的可配置性或可编程性
三角形设置（Triangle Setup）（固定）
- 作用：计算光栅化一个三角网格所需的信息（在此之前处理的都是图元中的点）
三角形遍历（Triangle Traversal）（固定）
- 作用：检查每个像素是否被一个三角网格所覆盖，这个阶段也被称为
扫描变换（Scan Conversion）
图2.12 三角形遍历的过程。根据几何阶段输出的顶点信息，最终得到该三角网格覆盖的像素位置。对应像素会生成一个片元，而片元中的状态是对三个顶点的信息进行插值得到的。例如，对图2.12中三个顶点的深度进行插值得到其重心位置对应的片元的深度值为-10.0
片元着色器（Fragment Shader）（可编程、可选）这步不太懂
- 作用：完成一些渲染技术（例如纹理采样）
图2.12 三角形遍历的过程。根据几何阶段输出的顶点信息，最终得到该三角网格覆盖的像素位置。对应像素会生成一个片元，而片元中的状态是对三个顶点的信息进行插值得到的。例如，对图2.12中三个顶点的深度进行插值得到其重心位置对应的片元的深度值为-10.0
逐片元操作（Per-Fragment Operations）（可配置）
- 作用：逐片元（Per-Fragment Operations）的着色操作（例如修改颜色、深度缓冲、进行魂环等等）
图2.14 逐片元操作阶段所做的操作。只有通过了所有的测试后，新生成的片元才能和颜色缓冲区中已经存在的像素颜色进行混合，最后再写入颜色缓冲区中
模板测试（Stencil Test）
图2.15 模板测试和深度测试的简化流程图
深度测试（Depth Test）
- 深度测试补充：对于被其他物体遮挡的就不需要出现在屏幕上
混合（Blend）
图2.16 混合操作的简化流程图
