Opengl_入门学习分享和记录_01_Graphics Pipeline(图形渲染管线)

Posted 2022-05-29 luoruidilovemiku

写在前面的废话：

  这个系列拖更了很久，很大一定程度上是由于自己最近忙着高数学习和线代学习。。感觉时间特别紧缺（其实就是我太懒了）好了不废话了，总结开始。

正文开始：

 首先Graphics Pipeline只接收一系列的3D坐标（x,y,z）但是每个使用者的屏幕又只能显示2D像素，比如我的显示器的分辨率（2880X1440）仅仅只存在x和y轴即长和宽。所以我们的opengl 通过接收过来的3D数据会通过Graphics Pipeline转换成有色2D屏幕上的数据。——————Graphics Pipeline的大体作用。

   接下来我们来看看它究竟是由哪几部分组成的吧，首先Graphics Pipeline的输入为一个数组（顶点数组 vertex data）其中包含了之前所提到的3D坐标之后会有例子提供。然后这组数据先进入了第一阶段顶点着色器（ Vertex Shader可编辑也是必须编辑，之后单独解释）接下来大家想象流水线是如何工作的，是不是上一个阶段完成后，所产出的东西继续回到流水线上然后面的阶段再做加工？ 渲染流水也是如此， 从顶点着色器出来的数据是被加工过的，即顶点着色器主要的目的是把3D坐标转为另一种3D坐标（后面会解释），同时顶点着色器允许我们对顶点属性进行一些基本处理，然后作为输入传递给了形状（图元）装配阶段（Shape Assembly）。

    插嘴补一句：这里引入了一个新的概念 图元， 很简单我们之前只是传入了一系列的点，我们的opengl并不知道我们想要我们怎么解释这些点存在的意义，说人话就是它还不知道我们想让这些点如何连接？画成线？点？还是三角形？ 所以这里我们通过所谓的图元来告诉它该怎么画。tips：图元的选择可以有这么几种    GL_POINTS、GL_TRIANGLES、GL_LINE_STRIP

    继续，从Shape Assembly阶段出来的数据，又进入了几何着色器（Geometry Shader可编辑但是不必须编辑），这个阶段所做的事情很神奇目前我还不是很理解，大概他的意思是能够生成新的顶点然后随之产生新的图元，注意这时候的图元可能与我们之前在Shape Assembly阶段所要设置的图元可能不同，然后由此产生新的图形。

    接下来，集合着色器的输出会作为输入 传递给下一阶段，光栅化阶段(Rasterization Stage)，这个阶段所做的事情目前任然超出了我的理解范围，大致在这里它会把图元映射为最终屏幕上相应的像素，生成供片段着色器(Fragment Shader)使用的片段(Fragment)，并且在这之后他会对裁切一部分，使得在视野之外的片段不用进入到片段着色器去上色，从而提高了整体渲染效率。

    插嘴补一句：渲染一个像素点所需要的全部数据在opengl中叫一个片段。 即一个片段对应一个像素点。

   当产生的片段进入了片段着色器(Fragment Shader可编辑也是必须编辑)后，它根据所提供的片段数据计算该像素点最终的颜色。 这里注意，并不一定是在片段中我们规定的颜色，由于游戏图形中会收到光的颜色，阴影，光照方向强度等影响，最终所显示在屏幕上的颜色会与我们设置的颜色有些不同，但这些都将在片段着色器中设置。

   接下来，当最终像素点颜色确定后，最终的图形将会被传递给我们叫做Alpha测试和混合(Blending)阶段。 们来判断这个像素是其它物体的前面还是后面，决定是否应该丢弃。这个阶段也会检查alpha值（alpha值定义了一个物体的透明度）并对物体进行混合(Blend)。所以，即使在片段着色器中计算出来了一个像素输出的颜色，在渲染多个三角形的时候最后的像素颜色也可能完全不同。

  就我目前的水平而言 最后两个阶段还不能完全理解，以上是一些自己的体会和见解，如果有大佬看到有哪些地方存在偏差或错误请直接在评论区指出！这是对我来说十分珍贵的学习机会希望大佬们不吝赐教！！