本文已参与[新人创作礼]活动，一起开启掘金创作之路。 本章导图：

一、渲染流水线概述

渲染流水线由CPU和GPU协同工作，可分为三大阶段：

• 应用阶段：输出渲染图元
• 几何阶段：输出屏幕空间的顶点信息
• 光栅化阶段：输出最后结果

1.应用阶段

• 参与者：CPU，开发者主导
• 任务： 首先，构建场景 其次,将不可见的物体进行剔除 最后，设置模型的渲染状态，即怎么渲染的 核心：输出渲染所需的几何信息

2.几何阶段

• 参与者：GPU
• 任务： 对输入的渲染图元进行处理，输出屏幕空间的二维顶点坐标，每个顶点的深度值，着色信息 核心：将顶点坐标变换到屏幕空间中

3.光栅化阶段

• 参与者：GPU
• 任务： 使用上一阶段传递数据产生屏幕上的像素，输出最终图像

二、CPU和GPU之间的通信——应用阶段

应用阶段可分为三个子阶段：

• 加载：将数据加载到显存
• 设置：设置渲染状态
• 调用：调用 Draw Call

1.把数据从硬盘加载到显存

• 首先，数据从硬盘到系统内存
• 然后，网格和纹理数据从内存加载到显存，再由显卡读取

2.设置渲染状态

• 定义：表示场景中的网格是怎么被渲染的

3.调用 Draw Call

• 定义：向GPU发送渲染请求

三、GPU流水线——几何阶段和光栅化阶段

（黑色代表可编程可配置，灰色代表不可编程但可配置，白色代表不可编程不可配置）

1.几何阶段

• 首先，在顶点着色器进行顶点的空间变换、顶点着色。其中，无论对顶点进行怎样的变化，都要进行归一化，也就是将模型空间转换到齐次裁剪空间。
• 然后，在曲面细分重色器中细分图元
• 再在几何着色器中进行逐图元的着色操作
• 然后进行裁剪，将不再摄像机视野内的点去掉。其中，完全在单位立方体外部的图元被舍弃，完全在立方体内部的图元被保留，和立方体相交的图元被裁剪，新的顶点被生成，外部的顶点被舍弃。
• 最后将图元坐标转换到屏幕空间中

2.光栅化阶段

• 首先是三角形设置与遍历阶段，由顶点坐标信息得到边的像素信息，判定哪些像素被三角形网格覆盖，得到对应的片元信息。
• 然后，在片元着色器总进行逐片元的着色操作，利用插值的结果对片元的颜色进行计算。
• 再对GPU配置，进行逐片元操作。主要任务为决定每个片元的可见性（模板测试和深度测试）和颜色的混合。 具体流程图如下： 决定片元可见性： 颜色混合：
• 最后根据颜色缓冲区中的颜色值得到屏幕图像，利用双重缓冲，让前置缓存与后置缓存交替，保证图像的连续性。

四、什么是shader

• GPU上可高度编程的阶段，并在GPU上运行，例如顶点着色器和片元着色器。