ShaderLearning_问题解决1_GPU渲染管线

本文使用的环境windows10，unity2020，vs2019

待解决的问题有如下

• GPU渲染管线
• 两种投影的矩阵变换
• 法线变换

$$\uparrow 图GPU渲染管线$$

GPU渲染管线

• vertex shader
  必须要完成将Vetex从LocalSpace转换到ClipSpace，即改变了w值得视椎体中，然后由硬件做透视除法，获得NDC
• Clipping（裁剪）
  将NDC（正方体）外的裁剪。
• ScreenMapping（屏幕映射）
  真正的降维打击，将每个primitives的x，y转换到ScreenCoordinates下。要注意DirectX和OpenGL屏幕坐标是上下颠倒的。
  -----光栅化阶段开始，目标：计算每个图元覆盖那些像素，为这些像素计算它们的颜色。-----
• TriangleSetup（三角形设置）
  上一个阶段输出的是三角网格的顶点，而这个阶段是计算光栅化一个三角网格所需要的信息。计算三角网格表示数据的过程。
• ScanConversion（扫描变换），也叫TriangleTraversal（三角形遍历）
  检查每个像素是否会被一个三角网格覆盖，如果被覆盖的话，就会生成一个Fragment，这个阶段也称为ScanConversion（扫描变换）。而这一步输出一个片元序列。**注意，一个Fragment !== pixel，Fragment是包含很多状态的集合，这些状态用于计算每个pixel的最终颜色。**这些状态包括（不止）屏幕坐标，深度信息，以及从GeometryStage中输出的顶点信息，如法线，纹理坐标等。
  
  $$\uparrow 图1ScanConversion$$
• FragmentShader
  给结算的输入是根据VertexShadr中输出的数据插值得到的，而他的输出是一个或者多个颜色值，图2显示了这样的过程。 这一个阶段可以完成很多重要渲染技术，但是最重要的技术之一就是纹理采样。为了方便在FragmentShader中进行纹理采样，我们会在VertexShader中输出每个顶点对应的纹理坐标，然后在光栅化阶段对三角网格的3个顶点对应的纹理坐标插值后得到其覆盖的Fragment的纹理坐标。FragmentShader的局限性在于仅可以影响单个Fragment，即不会影响邻居。特殊情况除外。
  
  $$\uparrow 图2$$
• Per-FragmentOperations（逐片元操作）
  这一阶段有几个主要任务
  1）决定每个片元的可见性。如进行深度测试，模板测试等。
  2）如果通过测试，就需要把这个Fragment的颜色值和已经存储在颜色Buffer中的颜色进行合并或者说混合。