[轉]3D渲染管線

轉自：http://tgerm.org/SRP/

在3D中有兩種渲染管線，分別是圖形渲染管線和GPU渲染管線。

圖形渲染管線

《Render-Time Rendering Third Edition》一書中將計算機圖形渲染的流程劃分爲3個階段：應用階段（Application Stage）、幾何階段（Geometry Stage）、光柵化階段（Raterizer Stage）組成了圖形渲染管線。

 

 

應用階段（Application Stage）

準備好要渲染的場景數據，如相機，模型，燈光等信息，爲提升性能對不可見的物體進行剔除（Culling），最後設置好每一個即將渲染的模型所對應的渲染狀態。渲染狀態包括但不限於材質，紋理，Shader等。

幾何階段 Geometry Stage

該階段運行在GPU上。

模型和視圖變換 Model and View Transform

 

頂點着色 Vertex Shading

頂點着色階段的目的即確認頂點處材質的光照效果。像頂點位置，法線等數據都會經過該階段發送到光柵化階段。

投影 Projectiong

該階段就是將模型從三維空間投射到二維空間的過程。

常見的投影方式有兩種：正交投影，透視投影

裁剪 Clipping

• 當圖元徹底處於視體內部，直接進入下個階段
• 當圖元徹底處於視體外部，直接丟棄
• 當圖元部分處於視體內部，對圖元進行裁剪併產生新的圖元

裁剪階段即對部分處於視體內部的圖元進行裁剪操做。

屏幕映射 Screen Mapping

進入該階段頂點座標仍然是三維的，但x,y在通過上面的投影階段已是二維的狀態。此時x,y與z座標組成了窗口座標系。

假設在一個窗口裏對場景進行繪製，窗口最小座標(x1, y1)，最大座標(x2, y2)。屏幕映射首先進行平移，隨後進行縮放，在映射過程當中z座標不受影響。新的x和y座標稱爲屏幕座標系，並和z座標進入光柵化階段。

屏幕映射階段便是將獲得的座標映射到對應的屏幕座標系上。

光柵化階段（Rasterizer Stage）

該階段也運行在GPU上

三角形設置 Triangle Setup

計算三角形表面的差別和三角形表面的其餘相關數據

三角形遍歷 Triangle Traversal

掃描三角形覆蓋的像素區域，並將重合的像素生產片斷（fragment）。

像素着色 Pixel Shading

逐像素處理着色運算

合併 Merging

圖形系統通常都是使用雙緩衝機制，也就是最終生產的圖像會輸出到後臺緩衝區(backbuffer)，而後交換至屏幕。合併階段就是將前面全部片斷操做（如：顏色緩衝區，alpha通道，模板緩衝區，深度測試結果等）所產生的片斷顏色合併至後臺緩衝區(backbuffer)。

GPU渲染管線

• 綠色階段徹底能夠編程
• 藍色階段可配置，不可編程
• 灰色階段徹底固定，不可配置，不可編程