WebGL-渲染管线绘图流程手把手掌握

渲染管线

渲染管线通常是一个固定的处理流程，负责将3D场景中的几何图形数据转换为显示器上的像素。它由一系列相互关联的阶段组成，各个阶段共同作用，实现场景的绘制。
在渲染管线中，顶点着色器首先对每个顶点进行处理，计算出顶点的最终位置和颜色，并在屏幕空间中进行投影。接着，片元着色器对每个片元进行处理，确定该像素的颜色和深度。光栅化阶段将片元投影到屏幕上，生成相应的像素值。深度测试阶段根据深度值丢弃不可见的部分，实现遮挡效果。纹理映射阶段通过使用纹理图像来增强像素的颜色和细节，最终，融合阶段将所有待显示的像素值进行合并，形成最终的图像。

顶点着色器

顶点着色器是渲染管线的第一阶段，它负责处理顶点数据，并将其转换到屏幕空间中。顶点着色器可以进行一系列操作，包括:

• 顶点位置变换：将顶点位置从模型空间变换到世界空间，再从世界空间变换到相机空间，最后再从相机空间变换到屏幕空间。
• 顶点颜色计算：根据顶点属性和光照模型计算顶点的颜色。
• 纹理坐标计算：根据顶点属性计算纹理坐标，用于纹理映射。

片元着色器

片元着色器是渲染管线的第二个阶段，它负责处理每个片元，并确定该像素的颜色和深度。片元着色器可以进行一系列操作，包括:

• 片元颜色计算：根据片元属性和光照模型计算片元的颜色。
• 纹理映射：根据片元的纹理坐标从纹理图像中取样，并与片元颜色混合。
• 阴影计算：根据光照模型计算阴影值，并与片元颜色混合。
• 深度测试：根据片元的深度值与当前深度缓冲区中的值进行比较，确定片元是否可见。

光栅化

光栅化阶段将片元投影到屏幕上，生成相应的像素值。光栅化过程包括:

• 三角形裁剪：将三角形裁剪到视口范围内。
• 透视校正：对三角形进行透视校正，以消除由于透视投影造成的失真。
• 填充模式：根据填充模式（如线框、实心、点等）填充三角形。
• 反走样：通过对边缘像素进行采样和混合，减少锯齿感。

深度测试

深度测试阶段根据深度值丢弃不可见的部分，实现遮挡效果。深度测试过程包括:

• 深度比较：将片元的深度值与当前深度缓冲区中的值进行比较，确定片元是否可见。
• 深度写入：如果片元可见，则将片元的深度值写入深度缓冲区。

纹理映射

纹理映射阶段通过使用纹理图像来增强像素的颜色和细节。纹理映射过程包括:

• 纹理坐标计算：根据片元的纹理坐标从纹理图像中取样。
• 纹理过滤：使用纹理过滤算法来减少纹理失真。
• 纹理混合：将纹理颜色与片元颜色混合。

融合

融合阶段将所有待显示的像素值进行合并，形成最终的图像。融合过程包括:

• 颜色融合：将来自不同源的像素颜色进行融合，以产生最终的像素颜色。
• 深度融合：将来自不同源的像素深度值进行融合，以产生最终的像素深度值。
• 模板融合：将来自不同源的像素模板值进行融合，以产生最终的像素模板值。

渲染管线是一个复杂的过程，涉及多个阶段和算法。通过理解渲染管线，我们可以更好地了解WebGL的绘图流程，并编写出更高效的WebGL代码。