Unity Shader學習4 光柵階段

2021-07-11 19:12:26 字數 2077 閱讀 9439

前言:

在之前的文章中,我們補充了影象繪製管線的三個階段:應用程式階段、幾何階段和光柵階段,其中幾何階段和光柵階段使我們理解繪製過程的重點,在這裡我們需要著重分析一下這兩個過程。

光柵階段

、難點解決:

光柵化(resterization),決定哪些畫素被幾何圖元覆蓋的過程。在之前的幾何階段完成後,我們得到了每個點的螢幕座標值,也知道了需要繪製的圖元(點、線、面)。但是,在實現光柵化之前,我們需要先解決兩個重要的問題:

1.點的螢幕座標值是浮點數,但畫素都是由整數點來表示的,如果確定螢幕座標值所對應的畫素?

解決方案:繪製的位置只能接近兩指定端點間的實際線段位置(

就近原則,取整法

)例如,一條線段的位置是(10.48,20.51) ,轉換為畫素位置則是(10,21)。

2.在螢幕上需要繪製的有點、線、面,如何根據兩個已經確定位置的2 個畫素點繪製一條線段,如果根據已經確定了位置的 3 個畫素點繪製乙個三角形麵片?

解決方案:要解決這個問題,設計到了

畫線演算法

和區域圖元的填充演算法

,例如:

畫線演算法:dda演算法、bresenham畫線演算法

區域圖元填充演算法:掃瞄線多邊形填充演算法、邊界填充演算法等。

二、畫素處理(pixel operation):

解決了上述兩個問題,我們的頂點(vertex)以及繪製圖元(線、面)已經對應到畫素(pixel)。那麼,接下來我們就需要進行畫素處理——給畫素設定顏色值。

pixel operation也稱為raster operation,是在更新幀快取之前,執行最後一系列針對每個片段的操作,其目的就是:計算出每個畫素的顏色值。在這個操作過程中,被遮擋面通過乙個被稱為

深度測試

的過程剔除掉。那麼,pixel operation所包含的所有步驟有:

1.消除遮擋面:通過深度檢測剔除;

2.紋理操作(texture operation):根據畫素的紋理座標,查詢對應的紋理值;

3.混色(blending):

根據目前已經畫好的顏色,與正在計算的顏色的透明度(alpha),混合為兩種顏色,做新的顏色輸出

,常稱為

alpha混合技術

。每個畫素固有的屬性:rgb顏色值、z緩衝器深度值和alpha(透明度)值。

4.過濾(filtering):將當前正在計算的顏色值,通過某種filtering(濾波或者濾鏡)後輸出,簡單的解釋就是

對當前計算的顏色值進行一次數**算得到新的顏色值

三、後續步驟:

完成了光柵化之後的顏色值,會被寫入到

幀快取

四、常見的快取區:

1.z buffer和z值:

有稱為depth buffer,即

深度緩衝區

,用於存放視點到每個畫素對應的空間點的距離權衡之,稱為z值或者深度值。z值範圍為【0,1】,最近的為0.0,最遠的為1.0。通過z buffer可以判斷空間點的遮擋關係,例如深度緩衝區演算法就是對投影平面上每個畫素所對應的z值進行比較;

2.stencil buffer:模板緩衝區,是乙個額外的buffer,用來「做記號」的buffer,通常附加到z buffer,每個畫素對應乙個stencil buffer。z buffer和stencil buffer通常在視訊記憶體中共享一片區域;

3.frame buffer:

幀緩衝器

,用於存放顯示輸出的資料,這個buffer中的資料一般是畫素顏色值。

五、其他:

繪製管線資料推薦: blinn 的《 a trip down the graphics pineline 》

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