了解 OpenGL 中的一些术语？

Question

我很难理解此处 (https://www.khronos.org/opengl/wiki/Rendering_Pipeline_Overview) 官方文档中使用的术语

1. 它说准备顶点数组数据可以是给定一个3D位置数据和UV纹理坐标的列表，以及一个索引列表，它可以生成一个顶点流。

2. 然后需要解释此顶点流，以便 OpenGL 可以对其进行操作。例如，12 个顶点的流可以解释为 4 个独立的三角形或 10 个相关的三角形。

但在我看来，上述步骤似乎是将许多步骤组合在一起，即顶点着色和原始组装。这么多步骤真的会一起发生吗？

例如，文档在顶点着色中说，流中的顶点被转换为输出顶点。这太笼统了，似乎在准备顶点数组数据的“第一步”中已经完成了。

这是我对整个管道的初步构想：

1. 3D 位置形式的顶点数据作为列表输入（流）提供，此外还可以输入纹理坐标列表。

2. 这个数据流被消耗，连同一个索引列表，我们按顺序排列顶点。然后以特定方式解释有序的顶点列表（例如，每 3 个顶点 = 1 个图元或每连续 3 个顶点 = 1 个图元）。

3. 然后将顶点发送到顶点着色器，该着色器还输入顶点列表并计算顶点法线等属性，然后将它们作为顶点输出流发送。

4. 然后是通过镶嵌着色器计算额外基元的可选步骤，或使用几何着色器作用于镶嵌基元以创建更复杂的基元。

5. 现在我们继续讨论 Primitive Assembly，这是一个独立于计算原语早期阶段的过程。此步骤旨在将原语分解为许多基本原语。例如。组成一个图元的 12 个顶点列表被分解为 11 个基本线图元。

6. 然后我们继续进行剪裁过程，在此我们修改或删除不在相机视图内的所有顶点。

7. 下一步是光栅化，我们根据光栅化器使用的基本原语流生成片段。片段比基本图元小得多，用于覆盖像素，而不是逐个像素地输出计算成本高昂（如在光线追踪中）。这会产生源自基本原语的片段输出。

8. 我们将这个片段流发送到片段着色器，它的功能类似于顶点着色器。它使用这个片段的输入流并处理每个片段的颜色，在纹理中查找颜色（如果有）并修改像素深度值。

这之后会发生什么？我读到了per-sample processing，但它并没有解释太多。

我的理解差距：

1. 片段如何最终“覆盖”屏幕中的像素？

2. 在第 8 步中，我们是真的计算像素深度值还是只是计算片段深度值？

3. 每个片段的输出如何知道它应该（相对）覆盖哪些像素？

4. 在光栅化中，我想生成的片段是三角形。三角形是如何由基本图元组成的？

Answer 1

您的理解有一些细微的不准确，这可能是您感到困惑的原因。让我试着纠正它们：

2.

此时（在顶点着色器之前），还没有图元。每个顶点都是自己处理的，与之后发生的事情无关。如果你有一个索引列表，这只会告诉 GPU 要处理哪些顶点数据。但即便如此，还没有原语。这些只会由原始组装步骤生成。

5.

基元组装从顶点流创建基元（取决于您的绘制调用参数和可能的着色器配置）。基本上，它正在执行您在步骤 2 中描述的操作。只有三种类型的图元（点、线、三角形）。一旦你有一个例如三角形，它永远不会像您建议的那样分解成更小或更基本的三角形。因此，原始组装没有多大作用。它只是将正确的顶点数据放在正确的图元中（例如三个后续顶点可能组成一个三角形）。

7.

片段不只是偶然覆盖像素。它们本质上是是像素。更准确地说，它们表示由屏幕上给定像素表示的图元部分。并且为所有这些片段/像素调用片段着色器。在 DirectX 环境中，这个阶段称为像素着色器，它使连接更加明确。例如。一条 10 像素宽的水平线将被光栅化为 10 个片段。在这个阶段之外没有更多的三角形或其他图元。

现在回答您的问题。我相信他们中的许多人已经在上面得到了回答。

1. 我相信这个问题已经得到解答。您可以查看一些光栅化算法来了解实现。基本思想是收集图元覆盖的所有像素。
2. 它是片段的深度值。管道配置决定了这个值会发生什么。例如。如果您有标准深度测试，管道会将片段的深度值与当前像素的深度值进行比较，如果像素的深度值大于片段的深度值（即，如果片段位于投影到的其他所有物体的前面，则更新像素的深度值）这个像素）。
3. 从上述说明中应该可以清楚地看到这一点。片段与像素直接对应。
4. 也应该回答。它们不是三角形。

以上所有内容都假设了一些基本的渲染设置，以使展示更加清晰。更高级的技术（如多重采样等）可能需要对上述语句稍作调整。