如你所見凛篙,圖形渲染管線包含很多部分,每個部分都將在轉(zhuǎn)換頂點(diǎn)數(shù)據(jù)到最終像素這一過程中處理各自特定的階段题禀。我們會概括性地解釋一下渲染管線的每個部分鞋诗,讓你對圖形渲染管線的工作方式有個大概了解膀捷。
首先迈嘹,我們以數(shù)組的形式傳遞3個3D坐標(biāo)作為圖形渲染管線的輸入,用來表示一個三角形全庸,這個數(shù)組叫做頂點(diǎn)數(shù)據(jù)(Vertex Data)秀仲;頂點(diǎn)數(shù)據(jù)是一系列頂點(diǎn)的集合。一個頂點(diǎn)(Vertex)是一個3D坐標(biāo)的數(shù)據(jù)的集合壶笼。而頂點(diǎn)數(shù)據(jù)是用頂點(diǎn)屬性(Vertex Attribute)表示的神僵,它可以包含任何我們想用的數(shù)據(jù),但是簡單起見覆劈,我們還是假定每個頂點(diǎn)只由一個3D位置(譯注1)和一些顏色值組成的吧保礼。
圖形渲染管線的第一個部分是頂點(diǎn)著色器(Vertex Shader),它把一個單獨(dú)的頂點(diǎn)作為輸入责语。頂點(diǎn)著色器主要的目的是把3D坐標(biāo)轉(zhuǎn)為另一種3D坐標(biāo)(后面會解釋)炮障,同時頂點(diǎn)著色器允許我們對頂點(diǎn)屬性進(jìn)行一些基本處理。
圖元裝配(Primitive Assembly)階段將頂點(diǎn)著色器輸出的所有頂點(diǎn)作為輸入(如果是GL_POINTS坤候,那么就是一個頂點(diǎn))胁赢,并所有的點(diǎn)裝配成指定圖元的形狀;本節(jié)例子中是一個三角形白筹。
圖元裝配階段的輸出會傳遞給幾何著色器(Geometry Shader)智末。幾何著色器把圖元形式的一系列頂點(diǎn)的集合作為輸入,它可以通過產(chǎn)生新頂點(diǎn)構(gòu)造出新的(或是其它的)圖元來生成其他形狀徒河。例子中系馆,它生成了另一個三角形。
幾何著色器的輸出會被傳入光柵化階段(Rasterization Stage)顽照,這里它會把圖元映射為最終屏幕上相應(yīng)的像素它呀,生成供片段著色器(Fragment Shader)使用的片段(Fragment)。在片段著色器運(yùn)行之前會執(zhí)行裁切(Clipping)。裁切會丟棄超出你的視圖以外的所有像素纵穿,用來提升執(zhí)行效率下隧。
OpenGL中的一個片段是OpenGL渲染一個像素所需的所有數(shù)據(jù)。
片段著色器的主要目的是計(jì)算一個像素的最終顏色谓媒,這也是所有OpenGL高級效果產(chǎn)生的地方淆院。通常,片段著色器包含3D場景的數(shù)據(jù)(比如光照句惯、陰影土辩、光的顏色等等),這些數(shù)據(jù)可以被用來計(jì)算最終像素的顏色抢野。
在所有對應(yīng)顏色值確定以后拷淘,最終的對象將會被傳到最后一個階段,我們叫做Alpha測試和混合(Blending)階段指孤。這個階段檢測片段的對應(yīng)的深度(和模板(Stencil))值(后面會講)启涯,用它們來判斷這個像素是其它物體的前面還是后面,決定是否應(yīng)該丟棄恃轩。這個階段也會檢查alpha值(alpha值定義了一個物體的透明度)并對物體進(jìn)行混合(Blend)结洼。所以,即使在片段著色器中計(jì)算出來了一個像素輸出的顏色叉跛,在渲染多個三角形的時候最后的像素顏色也可能完全不同松忍。
可以看到,圖形渲染管線非常復(fù)雜筷厘,它包含很多可配置的部分鸣峭。然而,對于大多數(shù)場合酥艳,我們只需要配置頂點(diǎn)和片段著色器就行了摊溶。幾何著色器是可選的,通常使用它默認(rèn)的著色器就行了玖雁。
在現(xiàn)代OpenGL中更扁,我們必須定義至少一個頂點(diǎn)著色器和一個片段著色器(因?yàn)镚PU中沒有默認(rèn)的頂點(diǎn)/片段著色器)。出于這個原因赫冬,剛開始學(xué)習(xí)現(xiàn)代OpenGL的時候可能會非常困難浓镜,因?yàn)樵谀隳軌蜾秩咀约旱牡谝粋€三角形之前已經(jīng)需要了解一大堆知識了。在本節(jié)結(jié)束你最終渲染出你的三角形的時候劲厌,你也會了解到非常多的圖形編程知識膛薛。