图形学之Unity渲染管线流程分析

下图是《unity shader 入门精要》一书中的渲染流程图；

applicationstage阶段：准备场景信息（视景体，摄像机参数）、粗粒度剔除、定义每个模型的渲染命令（材质，shader）——由开发者定义，不做讨论；

gemetrystage阶段：顶点着色器、曲面细分着色器、几何着色器、裁剪、屏幕映射；

rasterizerstage阶段：三角形设置遍历，片元着色器、逐片元操作；

每个阶段具体操作如下图（虚线框是可选阶段）：

模型空间——矩阵变换——齐次裁剪空间——透视除法——ndc标准设备坐标——屏幕映射

齐次裁剪空间是视景体空间（台体）；

cvv:标准视体-也就是ndc坐标系对应的空间；

透视除法：顶点坐标除以w分量，将当前z深度所在的截面缩放为（2,2,2）的截面坐标；所以w分量记录了z深度信息；

硬件做透视除法获得ndc归一化设备坐标——再经过屏幕映射获得屏幕坐标系下顶点坐标；

unity使用opengl的ndc，z分量在[-1,1]；

opengl和directx差异

ndc空间——opengl为[-1,1]，directx为[0,1]，深度z范围不同；

窗口坐标系——directx左上角原点，opengl左下角原点；

投影平面——directx投影平面就是视景体近截面，opengl有视平面；

左右手坐标系——directx左手，opengl右手，叉乘顺序；

问题：

为什么片元不叫像素？

片元是很多状态的集合，记录了该像素的屏幕坐标，深度信息，法线，uv等；

drawcall为什么会影响性能？

drawcall是cpu向gpu添加渲染命令的过程，过程会由cpu向gpu发送数据（模型信息），drawcall的次数越多cpu消耗性能就越大，drawcall次数过多会导致每一帧cpu来不及发送全部数据给gpu渲染；

gpu有一个命令缓存区（command buffer），cpu的渲染命令都会存储在这里，gpu从命令缓存区依次执行渲染命令；

两种渲染命令：渲染模型（cpu提交模型信息也就是drawcall）和改变渲染状态（着色器纹理状态改变，更耗时）；

一般情况都是gpu渲染完成等待cpu发渲染命令；