shader基础

shader：着色器

• GPU流水线上一些可高度编程的阶段，而由着色器编译出来的最终代码是会在 GPU上运行的（对于固定管线的渲染来说，着色器有时等同于一些特定的渲染设置);
• 有一些特定类型的着色器，如顶点着色器、片元着色器等;
• 依靠着色器我们可以控制流水线中的渲染细节,例如用顶点着色器来进行顶点变换以及传递数据，用片元着色器来进行逐像素的渲染。

渲染流水线:

• 输入是一个虚拟摄像机、一些光源、一些shader以及纹理
• 输出渲染一张二维纹理
• 分为三个阶段：应用阶段(Application Stage)、几何阶段(Geometry Stage)、光栅化阶段(Rasterizer Stage)

应用阶段：

1. 准备好场景数据
2. 粗粒度剔除(culling)工作，以把那些不可见的物体剔除出去
3. 设置好每个模型的渲染状态。
   
   输出：渲染所需的几何信息，即**渲染图元（rendering primitives)**。通俗来讲，渲染图元可以是点、线、三角面等。这些渲染图元将会被传递给下一个阶段——几何阶段。

应用阶段大致可分为下面3个阶段:

1. 把数据加载到显存中。
2. 设置渲染状态。
3. 调用Draw Call

渲染状态：

定义了场景中的网格是怎样被渲染的。例如，使用哪个顶点着色器（Vertex Shader)/片元着色器(Fragment Shader)、光源属性、材质等。如果我们没有更改渲染状态，那么所有的网格都将使用同一种渲染状态。

Draw Call:

实际上，Draw Call就是一个命令，它的发起方是 CPU，接收方是GPU。这个命令仅仅会指向一个需要被渲染的图元(primitives)列表,而不会再包含任何材质信息——这是因为我们已经在上一个阶段中完成了

几何阶段

• 通常在GPU上进行
• 几何阶段负责和每个渲染图元打交道，进行逐顶点、逐多边形的操作
• 几何阶段的一个重要任务就是把顶点坐标变换到屏幕空间中，再交给光栅器进行处理
  输出：屏幕空间的二维顶点坐标、每个顶点对应的深度值、着色等相关信息，并传递给下一个阶段。

光栅化阶段

• GPU 上运行
• 光栅化的任务主要是决定每个渲染图元中的哪些像素应该被绘制在屏幕上。
• 它需要对上一个阶段得到的逐顶点数据（例如纹理坐标、顶点颜色等)进行插值，然后再进行逐像素处理。

GPU流水线

GPU的渲染流水线实现。颜色表示了不同阶段的可配置性或可编程性:绿色表示该流水线阶段是完全可编程控制的，黄色表示该流水线阶段可以配置但不是可编程的，蓝色表示该流水线阶段是由GPU固定实现的，开发者没有任何控制权。实线表示该Shader必须由开发者编程实现，虚线表示该Shader是可选的