Unity Shader学习1——初识计算机图形学
一. 初识计算机图形学
图形与图形
- 图像纯指计算机内以位图（Bitmap)形式存在的灰度信息
- 图形含有几何属性，更强调场景的几何表示，是场景几何模型和景物的物理属性共同组成的
- 图形主要分成两类：
- 基于线条信息表示
- 明暗图（Shading）
GPU 流水线
1. 渲染管线
顶点着色器 --> 光栅化 --> 片段着色器 --> alpha测试 --> 模板测试 --> 深度测试 --> Blend --> Gbuffer --> frontBuffer --> frame buffer -->显示器
1.1 顶点着色器
- 流水线的第一个阶段，输入来自CPU
- 处理单位为顶点，即输入的每个顶点都会调用一次顶点着色器
- 顶点着色器本身无法创建或者销毁任何顶点，也无法得到顶点之间的关系，例如无法知道两个顶点是否属于同一个三角网格
- 所以GPU可以并行处理每一个顶点，故此阶段处理速度很快
主要工作：坐标转换和逐顶点光照
1.2 光栅化
将顶点转成像素
1.3 片段着色器
- 纹理采样，从纹理像素 赋给顶点生成的像素
- 像素跟灯光计算
1.4 Alpha 测试
挑选合格的alpha 像素显示
1.5 模板测试
像素可携带模板信息，达到模板条件的显示出来
1.6 深度测试
符合条件的像素通过，否则丢弃
1.7 Blend
将当前要渲染的像素和已经渲染出来的像素混合运算
1.8 GBuffer
RGBA、 模板值 、深度值等
2.屏幕坐标系
屏幕坐标系在OpenGL和DirectX之间存在差异：
- OpenGL把屏幕左下角当成最小的窗口坐标
- DirectX则把屏幕左上角当成最小的窗口坐标
GPU编程语言
GLSL
OpenGL Shading Language
优点：有较好的跨平台性，可在Windows、Linux、Mac甚至移动平台等多种平台上工作
原因：跨平台性是由于OpenGL没有提供着色器编译器，而是由显卡驱动来完成着色器的编译工作，也就是说只要显卡驱动支持GLSL的编译，就能运行它，它依赖硬件，而非系统层级
缺点：因为编译结果取决于供应商，供应商编译实现不尽相同，所以存在编译结果不一致的情况。
HLSL
High Level Shading Language，DirectX
由微软控制着色器的编译，即使不同的硬件，同一着色器的编译结果相同，故而支持HLSL的平台相对有限，几乎都是微软自己的产品，其他平台没有可以编译HLSL的编译器。
CG
C for Graphic
真正意义上的跨平台，会根据平台的不同，编译成相同的中间语言，因为它和微软合作，导致CG语言的语法和HLSL非常相似。CG语言可以无缝移植成HLSL代码。
固定管线渲染
固定函数的流水线(Fixed-Function Pipeline)，也称固定管线，指在较旧的GPU上实现的渲染流水线，这种流水线只给开发者提供一些配置操作，开发者没有对流水线阶段的完全控制权。
固定管线通常只提供一系列接口，接口包含一个函数入口点，这些函数入口点匹配GPU上的特定逻辑功能，开发者通过这些接口来控制渲染流水线。
**标注：**已逐渐弃用，不建议继续使用
名词解释
NDC：归一化设备坐标(Normalized Device Coordinates)