34-渲染管线功能设计

流程回顾

架构梳理

1、在进行屏幕光栅化之前，所有操作都是针对模型顶点
2、每一步的操作都是在前一步得到的顶点数据的基础上进行
3、可以把对顶点的操作过程（mvp）设计成一个单独的模块，把所有对像素的操作过程设计成一个单独的模块
4、处理每个顶点的程序我们称为VertexShader（顶点着色器），处理每个像素的过程称为PixelShader（像素着色器），这两个着色器程序可以设计为可扩展/可编程的过程，而中间（剪裁/透视除法/背面剔除/屏幕空间映射/光栅化）过程可固定

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流水线介绍

流水线： 将复杂任务分解未独立任务模块，每个执行专注一个模块，从而形成并行化生产

渲染管线

在GPU中，每个顶点都是单独通过VertexShader进行处理；每个像素也会单独通过PixelShader进行处理
每个顶点单独处理；每个像素单独处理；则可并行化计算，构成流水线，将其称之为渲染管线

设计管线功能

剪裁（Clip）：输入剪裁空间坐标，考察所有三角形与可视区域的关系，并根据是否相交/包含进行剪裁（mvp之后，除以w之前）

剔除（Cull）：输入透视除法后的NDC，去除背面朝向我们的三角形，留下正面朝向我们的（或者反过来）

装配与光栅化：输入屏幕空间坐标，把顶点按照图元（三角形/直线）进行组合，然后离散成栅格点的过程

注意： 每个顶点，除了位置信息，还有可能携带比如 颜色/法线/UV等属性信息；在光栅化过程中，会通过“插值”得到每个栅格点内部的各个属性值（三维情况下，做三角形插值是不准确的，需要透视矫正，后面详解）

片元着色： 输出的每个栅格点即片元，本步骤决定每个片元最终输出到屏幕的颜色

原理： 每个栅格（片元）都记录着自己携带的属性信息（颜色/法线/uv等）；每个栅格都会通过片元着色器（Pixel/Fragment Shader）

混合与测试： 在三角形（或直线）的片元输出后，与画布上已有的进行对比，进行深度测试/模板测试/透明颜色混合等