概述

主要功能：

• 給定虛擬相機(jī)、三維對(duì)象、光源

• 生成二維圖像

物體外觀的決定因素：

• 材質(zhì)屬性

• 光源

• 貼圖

• 著色方程

渲染速度表示：

• 每秒幀數(shù)FPS：每秒渲染的圖像數(shù)量

• 赫茲HZ：渲染一幀需要的時(shí)間

坐標(biāo)變換：

• （模型坐標(biāo)系）---模型變換(M)--->（世界坐標(biāo)系）-----視圖變換(V)------->（視錐坐標(biāo)系）--------投影變換(P)-------->（投影坐標(biāo)系）--------視口變換-------（視口坐標(biāo)系）

• 并行執(zhí)行

• 提高性能

• 最慢的階段影響整個(gè)管線速度

流程

應(yīng)用階段 Application

CPU上，由應(yīng)用程序驅(qū)動(dòng)

準(zhǔn)備場(chǎng)景中的基本數(shù)據(jù)

• 場(chǎng)景物體數(shù)據(jù)

• 物體變換數(shù)據(jù)

• 位置

• 旋轉(zhuǎn)

• 縮放

• 物體網(wǎng)格數(shù)據(jù)

• 頂點(diǎn)位置

• UV貼圖

• 攝像機(jī)數(shù)據(jù)

• 位置、方向、遠(yuǎn)近裁剪平面

• 正交/透視（FOV）

• 視口比例/尺寸

• 光源及陰影數(shù)據(jù)

• 設(shè)置光源

• 方向光

• 顏色

• 方向

• 點(diǎn)光源

• 顏色

• 位置

• 范圍

• 聚光源

• 顏色

• 位置

• 方向

• 內(nèi)外圓錐角

• 設(shè)置陰影

• 是否需要陰影

• 判斷該光源可見(jiàn)范圍內(nèi)是否有可投射陰影的物體

• 陰影參數(shù)

• 對(duì)應(yīng)光源序號(hào)

• 陰影強(qiáng)度

• 級(jí)聯(lián)參數(shù)

• 深度偏移（優(yōu)化相關(guān)）

• 近平面偏移（優(yōu)化相關(guān)）

• 逐光源繪制陰影貼圖

• 近平面偏移

• 逐級(jí)聯(lián)

• 計(jì)算當(dāng)前光源+級(jí)聯(lián)對(duì)應(yīng)的觀察矩陣、投影矩陣、以及對(duì)應(yīng)到陰影貼圖里的視口區(qū)域

• 繪制到陰影貼圖

• 其他全局?jǐn)?shù)據(jù)

加速算法，粗粒度剔除

• 碰撞檢測(cè)

• 加速算法

• 遮擋剔除

• 可見(jiàn)光裁剪

• 可見(jiàn)場(chǎng)景物體裁剪

• 八叉樹

• BSP樹

• K-D樹

• BVH

• 其他算法

設(shè)置渲染狀態(tài)，準(zhǔn)備渲染參數(shù)

• 繪制設(shè)置

• 使用著色器

• 合批方式

• 繪制物體的順序

• 相對(duì)攝像機(jī)的距離

• 材質(zhì)RenderQueue

• UICanvas

• 其他方式等

• 渲染目標(biāo)（輸出到哪）

• FrameBuffer

• RenderTexture

• 渲染模式

• 前向渲染

• 延遲渲染

調(diào)用 Drawcall，輸出渲染圖元到顯存

• 頂點(diǎn)數(shù)據(jù)

• 位置

• 顏色

• 法線

• 紋理UV坐標(biāo)

• 其他頂點(diǎn)數(shù)據(jù)

• 其他數(shù)據(jù)

• MVP變換矩陣

• 紋理貼圖

• 其他數(shù)據(jù)

幾何階段 Geometry Processing

GPU

• 頂點(diǎn)著色器 Vertex Shading （可編程）

• 視圖變換

• 頂點(diǎn)著色

• 曲面細(xì)分（可選）

• 外殼著色器 Hull Shader

• 曲面細(xì)分 tesselator

• 域著色器 domain shader

• 幾何著色器（可選）

• 基于圖元的操作

• 投影 Projection

• 正交

• 透視

• 裁剪 Clipping

• CVV

• 正面或背面剔除（可配置）

• 屏幕映射 Screen Mapping

• 從連續(xù)到離散

• 坐標(biāo)系差異（OpenGL/D3D）

光柵化階段 Rasterization

GPU

• 三角形設(shè)置 Triangle Setup

• 計(jì)算微分、邊方程和其他三角形數(shù)據(jù)

• 三角形遍歷 Triangle Traversal

抗鋸齒（MSAA）

• SSAA

• 渲染到 一個(gè)分辨率放大n倍的buffer

• 對(duì)放大n倍的buffer下采樣

• MSAA

• 在光柵化階段

• 計(jì)算多個(gè)覆蓋樣本

• FXAA/TXAA

• 后處理技術(shù)

逐片元操作 Pixel Processing

GPU

• 片元著色 Fragment Shader

• 顏色混合 Color Blending

• 透明度測(cè)試 Alpha test

• 模板測(cè)試 stencil test

• 深度測(cè)試 depth test

• 混合 blending

• 目標(biāo)緩沖區(qū) FrameBuffer

后處理

• Bloom

• HDR

• FXAA

• Depth of View

• 邊緣檢測(cè)

• 徑向模糊