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；