前言

Shader，即着色器，在图形世界中，指一些用于渲染图形的代码，它可以让图形开发人员通过编写相应的代码，来改变和增强最终的图形输出效果，比如在游戏中的各种酷炫的特效。

OpenGL

OpenGL即开放图形库，它提供了一整套用于渲染2D、3D矢量图形的跨语言、跨平台的应用程序编程接口（API）。甚至可以抽象的理解为，它是在Shader之上的一套框架式的引擎，开发者可以基于它提供的规范接口来快速的开发图形应用。现在的各种游戏开发引擎也会基于这类图形库作为其渲染接口，比如在Unity中根据平台不同，目前就提供了OpenGL、Direct3D、Vulkan、Metal等图形接口作为其底层的渲染。参见下图：

OpenGL的渲染流程

以Unity渲染一个Fbx格式的模型为例：

（1）CPU处理：当导入一个Fbx模型时，CPU就操作将Fbx加载到内存中，并通过Meshrender组件将模型FBX身上的顶点、UV、法线、切线等信息，传递给GPU渲染出来。

（2）GPU处理（并行运算）：这里就是传说中的渲染管线了。主要流程：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=>FrameBuffer=>显示器。

这一连串，就像工厂的流水线一样，所以，就称为渲染管线。我们来分解下各个步骤的细节：

顶点着色器

1.计算顶点的颜色。

2.坐标转换(矩阵变换)：将物体坐标系转换为相机坐标系，渲染相机范围内的物体。

光栅化

将顶点转换为像素点。以顶点为边界，中间做插值运算，填充像素点。

片段着色器

1.纹理采样。从纹理的像素赋值给上一阶段产生的像素点。

2.像素与灯光进行计算。

【注】假若，顶点着色器4个，到了光栅化，插值后为100 100，那么到了片段着色器，则会进行100 * 100次运算。所以，在这个阶段的运算量是指数级增长。故，能在顶点着色器运算的，就不要放到片段着色器中运算。大大影响效率。

Alpha测试

挑选合格的alpha像素显示。

模板测试

像素可带模板信息，达到条件的模板值。

深度测试

即z，像素距离相机的距离。符合条件的像素就通过，不然丢弃。

Blend：

将当前要渲染的像素和已经渲染出来的像素进行混合运算。

GBuffer

存储RGBA、模板值、深度值等。

FrontBuffer

将渲染结果推送到显示器。就是当前显示在屏幕上的内容，这个缓冲是只读的，无法修改。

FrameBuffer

帧缓存也叫刷新缓存Framebuffer 或 refresh buffer, 这里的帧(frame)是指整个屏幕范围。 帧缓存有个地址，是在内存里。我们通过不停的向framebuffer中写入数据， 显示控制器就自动的从frame buffer中取数据并显示出来

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