渲染管线（随笔）

渲染管线概述

渲染管线功能

图形渲染管线的主要功能是在给定一个虚拟相机，三维物体，光源和其他信息的情况下，渲染一幅二维图像。
在二维图像中：物体的位置取决于物体的三维位置，环境的一些性质和相机的位置。
在二维图像中：物体的颜色取决于材质的属性，光源，纹理和着色器等。

CPU和GPU的区别

3D游戏中，是有成千上万的三角面，CPU肯定是计算不来的。GPU可以并行计算。

渲染管线渲染流程

在渲染流程里，CPU与GPU联动合作，渲染画面。这个流程可以被分为3个阶段：应用阶段，几何处理阶段，光栅化

应用阶段

这个阶段完全由开发人员掌控。这个阶段主要由CPU负责，CPU将决定传递给GPU什么样的数据（特效雾、场景模型、灯光或者摄像机）。有时候还会对这些数据进行处理（只传递GPU可以被看见的元素，其他不可见的元素被剔除[culling]），还会告诉GPU这些数据的渲染状态（纹理、材质、着色器）。
CPU从RAM（内存）中将数据拿出来，并经过筛选（数据处理，如剔除），连同数据的处理方式（如着色器）移交给GPU。这里CPU与RAM用的是更加复杂的语言，但是GPU中就是使用的指令（着色器语言 shader）。

放入显存和DrawCall

CPU从硬盘把数据加载进内存，再传递给GPU，一般来说，这些数据在内存中就会被释放了。但是有些特殊数据却可以得到保留，例如一面墙需要计算物体碰撞，它不仅需要被渲染出来，CPU还要对它进行计算物体碰撞。
在传递完数据给GPU后，CPU还需要下达一个指令，这个指令就是DrawCall。由于之前已经把这个数据准备的很充分了，所以DrawCall只是一个指向需要被渲染的图元列表，相当于告诉GPU可以开始工作了。

DrawCall

为了CPU和GPU可以并行工作，就需要一个命令缓冲区 (Command Buffer)。命令缓冲区中的命令有很多种，DrawCall只是其中的一种。

命令缓冲区包含了一个命令队列，CPU添加命令，GPU读取命令。
为了让CPU和GPU相互独立工作，CPU需要渲染一些对象时，它就添加命令。GPU完成上一次渲染任务之后，就去取下一次的渲染任务并执行。（这里可以从CPU占用率和GPU占用率体现）

造成DrawCall的性能问题的元凶一般是CPU。

每次调用DrawCall的时候，CPU都会需要向GPU发送很多信息，需要完成很多检查的准备工作。
为了提高提交DrawCall的速度，有一种解决方式是批处理 (Batching)，即把需要的渲染的模型合并在一起提交给GPU。

几何阶段

这个阶段由GPU掌控。几何阶段将把CPU在应用阶段发来的数据进行处理，这个阶段中又有若干的子阶段，可以理解为流水线（几何阶段）上的一道道工序（子阶段）。

顶点着色器

【开发者可以完全控制】

曲面细分着色器

【开发者可以完全控制，此阶段不是必须的】

几何着色器