【引擎研究】图形管道笔记
【引擎研究】图形管道笔记
基本术语
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域、基元、图面：
网格所用的多边形面，如三角面、四边面等。
参数语义
语义是附加到着色器输入或输出参数的字符串，用于传达给系统有关参数的预期用途的信息。
用户语义
由用户在 IA 阶段定义的语义。用于描述传入的数据类型，以便系统在 VS 阶段分配输入参数；同时也用于在其他着色器中标记要在各阶段传递的数据，虽然此时数据类型已无作用，但语法上还是需要的。
系统语义
系统语义则是系统自带的语义，这些语义为了满足一些功能而存在，如向系统表明着色器输出参数，请求系统自动设置一些特殊值等，其都使用SV_作为前缀。
数据类型
在各着色器间都存在输入输出参数，其中一些参数由系统语义明确定义，此外还可以由用户语义自定义一些额外参数。这些数据间通常还存在着共用的传递关系，根据使用情况可以分为以下几类。
装配数据
顶点着色器的输入数据，大多由用户语义定义，是来自 IA 阶段的原始网格数据。
- SV_VertexID：当前顶点在原始网格数据中的排序序号。
- SV_InstanceID：当使用实例化渲染功能时额外传递的实例序号。
顶点数据
经过顶点着色器处理后的，系统所用的顶点数据，多个着色器阶段都会用到该数据。
- SV_Position：基元光栅化时所用的最终顶点位置。
外壳数据
在分割阶段中使用的数据，由外壳着色器创建。
- SV_TessFactor：基元的边缘分割次数。
- SV_InsideTessFactor：基元的内部分割次数。
备注
- 如果外壳着色器阶段将任何边缘细化因子设置为 = 0 或 NaN，则将剔除补丁，从而不生成可见输出。
渲染流程
https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/direct3d11/overviews-direct3d-11-graphics-pipeline
1. 输入装配器阶段（IA）
从用户填充的缓冲区中读取基元数据 (点、线和/或三角形) ，并将数据组装成将由其他管道阶段使用的基元。
- 创建输入缓冲区。
- 创建输入布局对象。
- 将对象绑定到输入。
- 指定基元类型。
- 调用绘制方法。
2. 顶点着色器阶段（VS）
处理输入装配器提供的顶点，执行每个顶点运算，例如空间变换、外观变形和每顶点照明。
- 输入：装配数据
- 输出：顶点数据
3. 分割阶段
通过在硬件中实施分割，使图形管道可解算更低画质（多边形数量更少）模型但并以更高画质进行渲染。
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补丁：
多边形被分割后产生的新多边形。
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控制点：
控制点一种顶点，其决定了多边形的形状。如三角形就是有三个控制点，在分割补丁时则是用于计算补丁顶点的参考点，补丁的实际顶点将通过多个控制点及其权重计算得出。
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修补程序：
负责将原始域分割为补丁的程序。
3.1. 外壳着色器阶段（HS）
该阶段由两个函数构成。
外壳着色器
计算构成补丁的控制点的顶点数据。
- 输入：原始基元控制点的顶点数据、SV_PrimitiveID、SV_OutputControlPointID
- 输出：补丁的其中一个控制点的顶点数据
修补程序常量函数
为细分器阶段和域着色器阶段提供计算参数。
- 输入：原始基元控制点的顶点数据、SV_PrimitiveID
- 输出：外壳数据
3.2. 细分器阶段
这是一个固定函数阶段，利用从外壳着色器阶段传入的细化因素和分区类型，将域（四边形、三角形或线）分割为很多较小对象（三角形、点或线）。
3.3. 域着色器阶段（DS）
计算补丁程序生成的新基元的顶点数据。
- 输入：外壳数据、补丁控制点的顶点数据、SV_DomainLocation
- 输出：补丁的其中一个顶点的顶点数据
4. 几何着色器阶段（GS）
将顶点作为输入，并能够在输出中生成新顶点，从而实时创造新的网格。
- 输入：原始的顶点数据序列
- 输出：新增的顶点数据序列
5. 光栅化阶段（RS）
将网格基元映射为屏幕上的“像素”（实际是由 2x2 像素区域构成的片元），并计算对应的顶点数据插值，以便为像素着色器提供输入数据。
6. 像素着色器阶段（PS）
对像素实现丰富的着色技术，例如每像素照明和后期处理。
- 输入：顶点数据
- 输出：SV_Target、SV_Depth
7. 输出合并阶段（OM）
将像素着色器生成的像素数据按原始三角形的顺序进行进一步处理。
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裁剪测试：
剔除呈现目标区域之外的像素。
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alpha 测试：
剔除透明度低于指定值的像素。（Direct3D 10 及以上版本不支持，但可通过
clip()实现等效操作） -
模板测试
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深度测试
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混合