三维图形显示流程

Posted 2021-01-31

目的：将三维场景转化为屏幕二维图像。
组成：可分为三个阶段

1. application阶段，cpu处理
   (1). 数据准备。一个是模型加载（mesh，texture等）；二是摄像机（位置，朝向等）；三是光源（位置，类型等）。
   (2). 裁剪和剔除。
   (3). 计算模型视图矩阵。
   (4). 设置渲染状态，调用DrawCall。
2. Geometry阶段，逐顶点逐多边形图元操作，把顶点坐标变换到有深度的屏幕空间再交给光栅器处理。
   (1). 模型变换，将模型由模型空间变换为世界空间。
   (2). 视图变换，将模型从世界空间变换到视点空间（camera位于原点）。
   (3). 顶点着色，修改顶点属性，如通过传入MVP进行顶点空间变换（位置属性），逐顶点光照（颜色属性），纹理坐标变换（uv属性）。
   (4). 曲面细分着色。
   (5). 几何着色
   (6). 投影，得到归一化设备坐标NDC。
   (7). 裁剪剔除。
   (8). 屏幕映射。
3. 光栅化，对得到的图元各个顶点进行插值（z-buffer，法线方向，纹理坐标，颜色等）产生屏幕像素，渲染出最终图像。光栅化决定每个图元中的哪些像素应该被绘制到屏幕上。
   (1). 三角形设置，对三个顶点插值计算三角形边上的像素。
   (2). 三角形遍历，扫描三角形边上的像素来插值计算整个三角形内的像素。
   (3). 片元着色，逐个片元进行着色计算（即逐个像素光照），经模板测试，深度测试，alpha混合等，将结果（一系列颜色值）存放到帧缓冲，供GPU进行屏幕更新（常使用双缓冲绘制）。