《Unity Shader入门精要》读书笔记（一）

第一章

第一章内容是做书籍目录介绍，此处跳过

第二章: 渲染流水线

渲染流程分为3个阶段：应用阶段(Application Stage)、几何阶段(Geometry Stage)、光栅化阶段(Rasterizer Stage)。

应用阶段输出渲染图元到几何阶段，几何阶段输出屏幕空间的顶点信息到光栅化阶段。

如图所示：

CPU和GPU的通信

所谓CPU和GPU的通信，实际上就是应用阶段CPU做的事。也就是CPU流水线。

CPU在应用阶段经过3个步骤：

1. 把数据加载到显存
2. 设置渲染状态
3. 调用Draw Call

1. 把数据加载到显存

实际上就是把渲染需要的数据，从硬盘加载到内存（RAM），然后网格和纹理等数据再被加载到显存（VRAM）。

为什么还要把它们加载到VRAM呢？因为很多显卡不能直接从RAM读数据，所以要加载到VRAM，一旦加载到VRAM，RAM中的对应数据就可以被移除了。

在这之后，我们要通过设置渲染状态来指导GPU干活。

2. 设置渲染状态

简单说，渲染状态就是，你要用哪个顶点着色器、片段着色器、光源、材质等对网格进行渲染。

如果不设置，所有物体都是同一个渲染结果。

设置好后，我们要调用Draw Call命令来让GPU开始整活。

3. 调用Draw Call

CPU->“Draw Call"->GPU，意思就是CPU给GPU发送Draw Call命令，它仅指向一个图元列表，当给定后，GPU会根据渲染状态和顶点数据，进行计算，最后输出屏幕上显示的像素点。

而计算过程，则是GPU的流水线。

GPU流水线

GPU主要负责后面两个阶段，也就是几何阶段(Geometry Stage)、光栅化阶段(Rasterizer Stage)。

GPU接受之前CPU在应用阶段输出的顶点数据，通过几何阶段、光栅化阶段，最后输出屏幕图像。

上图中：

绿色实线->必须由开发者编程实现，完全可编程

绿色虚线->可选，完全可编程

黄色->可以配置，但不能编程

蓝色->GPU固定，开发者没有控制权

1. 顶点着色器 (Vertex Shader)

顶点着色器的主要工作内容：坐标变换和逐顶点光照。

• 坐标变换: 顶点从模型空间转到齐次裁剪空间，再转为NDC(Normalized Device Coordinates)，也就是归一化设备坐标。
• 逐顶点光照: 计算每一个顶点接受光照以后的颜色值。

2. 裁剪 (Clipping)

在单位立方体外的部分将受到裁剪，裁剪产生新的顶点。

3. 屏幕映射 (Screen Mapping)

把每个图元的x和y坐标转换到屏幕坐标系(Screen Coordinates)。

而屏幕坐标系和z坐标构成了窗口坐标系(Window Coordinates)。

这些值将会被一起传送到光栅化阶段。

4. 三角形设置

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恰饭去了...待续...