渲染流程概述

渲染流程包括 CPU应用程序端渲染逻辑 和 GPU渲染管线

一、CPU应用程序端渲染逻辑

1. 剔除操作
2. 对物体进行渲染排序
3. 打包数据
4. 调用Shader SetPassCall 和 Drawcall

1.剔除操作

• 视椎体剔除

    （给物体一个包围盒，利用包围盒和摄像机的视椎体进行碰撞检测，在视椎体外的物体被剔除）

       

• 层级剔除

      （给物体设置层级标识，利用层级剔除物体）

       

• 遮挡剔除

     （被遮挡的物体将不会显示渲染在屏幕中）

2.排序操作

• 渲染队列     （先渲染不透明物体再渲染半透明物体）
• 不透明队列  （从前到后渲染）
• 半透明队列  （从后往前渲染）

3.打包视椎体内模型的数据

• 模型信息 （顶点坐标、法线、UV、顶点颜色、索引列表等）
• 变换矩阵
• 灯光、材质参数

      ​​​

  比如一个正方体模型的信息：

      

4.提交数据到GPU端

• SetPass Call   

      (设置渲染状态，告诉GPU端需要使用哪一个Shader/Pass、混合模式以及背面剔除的设置)

• Draw Call     

      (CPU调用图像应用编程接口，来命令GPU进行渲染的操作)

引用自DrawCall、Batches、SetPassCalls的区别和联系_setpasscall draw call-优快云博客

二、GPU渲染

1.顶点Shader阶段

•     将模型空间顶点转换到裁剪空间下

        （顶点Shader并不会产生2D图像，仅使得场景中的3D图像产生变形的效果）

转换步骤：

2.图元装配以及光栅化阶段

• 裁剪操作（针对裁剪空间下内外模型的三角面而言，不会直接丢弃整个物体）

• 将裁剪空间下的模型的顶点坐标转换为标准化设备坐标 （-1，1）

• 模型的背面剔除

• 将标准化的设备坐标中的(x,y)转换为屏幕坐标(x,y)

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     （以上为对顶点的操作）

• 图元装配阶段（将各个顶点连接形成封闭的三角图元）

• 光栅化

3.片元Shader（上色）

  （1）纹理技术

1. 纹理采样

2. 纹理过滤机制

3. Mipmap

4. 纹理寻址模式

5. 纹理压缩格式

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          纹理过滤机制：

                   为了解决小图像映射到大块区域所产生的失真的情况（如下图锯齿效果）

           

         纹理过滤机制的原理：

                   根据周围四个纹素点进行插值计算(双线性插值)，生成比较柔和的图像效果

           

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         Mipmap:（生成多级渐远贴图）

                   为了解决大图像映射到小块区域时引起图像失真的情况

                 （可以将高级别模糊的图像应用到远处或者小块的区域上）

           

 （2）光照计算

     光照组成

           直接光照、间接光照

     光照模型

            基本的光照框架=直接光漫反射+直接光镜面反射+间接光漫反射+间接光镜面反射

4.输出合并阶段

• 通过片元Shader输出的数据（例如片元颜色、深度值等）
• 进行相关的测试（Alpha测试、模版测试、深度测试等）

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最后总结：