shader基础学习笔记(渲染流水线)

本文深入解析图形渲染管线的三大核心阶段:应用阶段、几何阶段和光栅化阶段。详细介绍了各阶段的任务,如数据提取、渲染状态设置、顶点着色、曲面细分、几何着色、裁剪、屏幕映射、三角形设置、片元着色及逐片元操作,为读者提供了全面的图形渲染流程知识。

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   总体上可以分为三个阶段 A: 应用阶段 B :几何阶段 C:光栅化阶段

一:应用阶段 :起点是cpu,分为:

      a:从cpu中提取数据到显存中(硬盘->内存->显存)显存就是显卡的内存,通常RAM加在到显存中后就释放了,但是有时为了计算网格碰撞检测等操作,就不释放掉。数据包括:场景的资源、资源身上的材质、贴图、shader、位置。法线方向。顶点颜色

     b:设置渲染状态:就是场景中的网格是如何被渲染的。包括使用了哪些个顶点着色器,片源着色器等。

     c:向gpu发送drawcall指令,一个drawcall指向的一个需要被渲染的图片列表。     

二:几何阶段(属于GPU流水线)

     包含:顶点着色器-->曲面细分着色器-->几何着色器--->裁剪---->屏幕映射     

      顶点着色器(可编程):顾名思义 只能针对于顶点自身的空间变换、颜色等,无法得到相关联的顶点(gpu可以并行化处理,so 处理很快)(主要工作:顶点变换,顶点光照)

    曲面细分着色器(可选):顾名思义+1,用于细分图元

     几何着色器(可选):,可以增加图元,可以逐图元着色。

     裁剪(可配置):删除掉摄像机看不到的 地方。

     屏幕映射(不可编程不可配置):把所有 图元的  空间坐标----->屏幕坐标

三:光栅化阶段:三角形设置-->三角形遍历--->片元着色器------>逐片元操作------->屏幕图像

       该阶段接收的是屏幕顶点坐标

      三角形设置:一个三角形内包含了哪些像素

      三角形遍历:根据三个顶点 的信息 对三角形内的各个像素进行差值--->输出为一个片元(片元只是包含信息,并没有到屏幕上)

     片元着色器 (可编程): 逐片元着色

     逐片元操作(配置性很高但不可编程):修改颜色。深度缓冲。进行混合   

    具体来说 就是每一个测试每一个片元   是否可见 ,该阶段主要为:模板测试 和深度测试。不通过则不要了

1. 用户与权限管理模块 角色管理: 学生:查看实验室信息、预约设备、提交耗材申请、参与安全考核 教师:管理课题组预约、审批学生耗材申请、查看本课题组使用记录 管理员:设备全生命周期管理、审核预约、耗材采购与分发、安全检查 用户操作: 登录认证:统一身份认证(对接学号 / 工号系统,模拟实现),支持密码重置 信息管理:学生 / 教师维护个人信息(联系方式、所属院系),管理员管理所有用户 权限控制:不同角色仅可见对应功能(如学生不可删除设备信息) 2. 实验室与设备管理模块 实验室信息管理: 基础信息:实验室编号、名称、位置、容纳人数、开放时间、负责人 功能分类:按学科(计算机实验室 / 电子实验室 / 化学实验室)标记,关联可开展实验类型 状态展示:实时显示当前使用人数、设备运行状态(正常 / 故障) 设备管理: 设备档案:名称、型号、规格、购置日期、单价、生产厂家、存放位置、责任人 全生命周期管理: 入库登记:管理员录入新设备信息,生成唯一资产编号 维护记录:记录维修、校准、保养信息(时间、内容、执行人) 报废处理:登记报废原因、时间,更新设备状态为 "已报废" 设备查询:支持按名称、型号、状态多条件检索,显示设备当前可用情况 3. 预约与使用模块 预约管理: 预约规则:学生可预约未来 7 天内的设备 / 实验室,单次最长 4 小时(可设置) 预约流程:选择实验室→选择设备→选择时间段→提交申请(需填写实验目的) 审核机制:普通实验自动通过,高危实验(如化学实验)需教师审核 使用记录: 签到 / 签退:到达实验室后扫码签到,离开时签退,系统自动记录实际使用时长 使用登记:填写实验内容、设备运行情况(正常 / 异常),异常情况需详细描述 违规管理:迟到 15 分钟自动取消预约,多次违规限制预约权限 4. 耗材与安全管理模块 耗材管理: 耗材档案:名称、规格、数量、存放位置、
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