概念

渲染流水线的工作任务是由一个三维场景出发、生成（或者说渲染）一张二维图像。 –冯乐乐《unity3d shader 入门精要》

这是一个比较标准的说法，因为不一定是渲染到显示器上，也有可能把渲染结果保存到一个Texture中，就是我们常说的RenderTarget。

阶段

渲染流水线可以分为三个阶段：应用阶段、几何阶段、光栅化阶段

• 应用阶段（CPU处理）

  这一阶段开发者需要准备好场景数据，如摄相机位置、视锥体、模型和光源等，接着，还需要做粗粒度的剔除工作（把看不见的物体剔除） 最后，需要设置好每个模型的渲染状态（使用的材质、使用的纹理、使用的Shader等） 这一阶段最重要的输出是渲染所需的几何信息，即渲染图元（rendering primitives），渲染图元可以是点、线、三角面等。

• 几何阶段（GPU处理）

  几何阶段主要用于处理所有和我们绘制的几何相关的事情。几何阶段负责和每个渲染图元打交道，进行逐顶点、逐多边形的操作。这个阶段可以进一步分成更小的流水线阶段。 几何阶段的一个重要任务就是把顶点坐标变换到屏幕空间中，再交给光栅器进行处理。 总结：输入的渲染图元->屏幕空间的二维顶点坐标、每个顶点对应深度、着色等信息

**注意，这里是裁剪(clipping)，CPU里面有做剔除(culling) **

• 光栅化阶段（GPU处理）

  将会使用上一个阶段传递的数据来产生屏幕上的像素，并渲染出最终的图像。主要任务是决定每个渲染图元中的哪些像素应该被绘制在屏幕上。

总结

### 1.OpenGL和DirectX

开发者直接访问GPU是一件非常麻烦的事情，可能需要与各种寄存器、显存打交道，而图像编程接口在这些硬件的基础上实现了一层抽象。

而OpenGL和DirectX就是这些图像应用编程接口，他们之间江湖恩怨，可以去看这篇文章。这些接口架起了上层应用程序与底层GPU的沟通桥梁。上层应用程序向这些接口渲染命令，而这些接口会依次向显示驱动发送渲染命令，而显卡驱动会把这些命令翻译成GPU能听懂的语言来让他们进行工作。
### 2.HLSL、GLSL和CG

这三个指的都是着色器的编程语言。

HLSL：High Level Shading Language，DirectX的着色器语言，由微软控制着色器的编译，就算使用了不同的硬件，其编译结果也是一样的，其使用的平台比较局限，几乎都是微软自己的产品，如Windows、Xbox 360等

GLSL：OpenGL Shading Language，OpenGL的着色器语言，优点在于其跨平台性，可以在Windows、Mac、Linux甚至移动平台使用，这种跨平台性是由于OpenGL没有提供着色器编译器，而是由显卡驱动来完成着色器的编译工作的。即只要显示驱动支持对GLSL的编译它就可以运行。

CG：C for Graphics，NVIDIA的着色器语言，实现了真正意义上的跨平台，它会根据平台不同，编译成相应的中间语言。

3.Draw Call

Draw Call本身的意义很简单，就是CPU调用图像编程接口。

1.CPU和GPU是如何实现并行工作的？

主要的解决方案是命令缓冲区，命令缓冲区包含了一个命令队列，由CPU向其中添加命令，而由GPU从中读取命令，添加和读取的过程是独立的。这样使得CPU和GPU可以相互独立工作。当CPU需要渲染对象时，则向命令缓冲区中添加命令，而当GPU完成上一次渲染任务后，它就可以从命令队列中取出一个命令并执行它。

2.为什么Draw Call多了会影响帧率？

在每次调用Draw Call之间，CPU需要向GPU发送很多内容，包括数据、状态和命令。CPU需要完成很多工作，例如检查渲染状态等。而一旦CPU完成了这些准备工作，GPU就可以开始本次的渲染。GPU渲染的速度是比较CPU提交指令的速度要快很多的。所以性能的瓶颈会出现在CPU身上，如果Draw Call的数量太多，CPU就会把大量的时间花费在提交Draw Call上，造成CPU过载。

3.如何减少Draw Call？

主要的解决方案是批处理（Batch），把众多小的合并Draw Call合并成一个Draw Call，当然不是所有情况都能合并的。我们可以对网格进行合并，但是合并的过程是比较消耗时间的，因此批处理技术更适合于静态的网格。

合并需要注意的点：

避免使用大量很小的网格，当不可避免的要使用这些这么小的网格时，考虑是否可以合并他们。

避免使用过多的材质，因为相同的材质会方便我们进行合并

4.什么是固定函数的流水线？

简称固定管线，通常是指在旧GPU上实现的渲染流水线。开发者没有对流水线完全控制权，只有一些配置操作，配置操作只有开和关