概述

主要功能：

• 给定虚拟相机、三维对象、光源

• 生成二维图像

物体外观的决定因素：

• 材质属性

• 光源

• 贴图

• 着色方程

渲染速度表示：

• 每秒帧数FPS：每秒渲染的图像数量

• 赫兹HZ：渲染一帧需要的时间

坐标变换：

• （模型坐标系）---模型变换(M)--->（世界坐标系）-----视图变换(V)------->（视锥坐标系）--------投影变换(P)-------->（投影坐标系）--------视口变换-------（视口坐标系）

• 并行执行

• 提高性能

• 最慢的阶段影响整个管线速度

流程

应用阶段 Application

CPU上，由应用程序驱动

准备场景中的基本数据

• 场景物体数据

• 物体变换数据

• 位置

• 旋转

• 缩放

• 物体网格数据

• 顶点位置

• UV贴图

• 摄像机数据

• 位置、方向、远近裁剪平面

• 正交/透视（FOV）

• 视口比例/尺寸

• 光源及阴影数据

• 设置光源

• 方向光

• 颜色

• 方向

• 点光源

• 颜色

• 位置

• 范围

• 聚光源

• 颜色

• 位置

• 方向

• 内外圆锥角

• 设置阴影

• 是否需要阴影

• 判断该光源可见范围内是否有可投射阴影的物体

• 阴影参数

• 对应光源序号

• 阴影强度

• 级联参数

• 深度偏移（优化相关）

• 近平面偏移（优化相关）

• 逐光源绘制阴影贴图

• 近平面偏移

• 逐级联

• 计算当前光源+级联对应的观察矩阵、投影矩阵、以及对应到阴影贴图里的视口区域

• 绘制到阴影贴图

• 其他全局数据

加速算法，粗粒度剔除

• 碰撞检测

• 加速算法

• 遮挡剔除

• 可见光裁剪

• 可见场景物体裁剪

• 八叉树

• BSP树

• K-D树

• BVH

• 其他算法

设置渲染状态，准备渲染参数

• 绘制设置

• 使用着色器

• 合批方式

• 绘制物体的顺序

• 相对摄像机的距离

• 材质RenderQueue

• UICanvas

• 其他方式等

• 渲染目标（输出到哪）

• FrameBuffer

• RenderTexture

• 渲染模式

• 前向渲染

• 延迟渲染

调用 Drawcall，输出渲染图元到显存

• 顶点数据

• 位置

• 颜色

• 法线

• 纹理UV坐标

• 其他顶点数据

• 其他数据

• MVP变换矩阵

• 纹理贴图

• 其他数据

几何阶段 Geometry Processing

GPU

• 顶点着色器 Vertex Shading （可编程）

• 视图变换

• 顶点着色

• 曲面细分（可选）

• 外壳着色器 Hull Shader

• 曲面细分 tesselator

• 域着色器 domain shader

• 几何着色器（可选）

• 基于图元的操作

• 投影 Projection

• 正交

• 透视

• 裁剪 Clipping

• CVV

• 正面或背面剔除（可配置）

• 屏幕映射 Screen Mapping

• 从连续到离散

• 坐标系差异（OpenGL/D3D）

光栅化阶段 Rasterization

GPU

• 三角形设置 Triangle Setup

• 计算微分、边方程和其他三角形数据

• 三角形遍历 Triangle Traversal

抗锯齿（MSAA）

• SSAA

• 渲染到 一个分辨率放大n倍的buffer

• 对放大n倍的buffer下采样

• MSAA

• 在光栅化阶段

• 计算多个覆盖样本

• FXAA/TXAA

• 后处理技术

逐片元操作 Pixel Processing

GPU

• 片元着色 Fragment Shader

• 颜色混合 Color Blending

• 透明度测试 Alpha test

• 模板测试 stencil test

• 深度测试 depth test

• 混合 blending

• 目标缓冲区 FrameBuffer

后处理

• Bloom

• HDR

• FXAA

• Depth of View

• 边缘检测

• 径向模糊