引言 
shader到底是干什么用的？shader的工作原理是什么？ 
其實(shí)當(dāng)我們對這個(gè)問題還很懵懂的時(shí)候，就已經(jīng)開始急不可耐的要四處搜尋有關(guān)shader的資料，恨不得立刻上手寫一個(gè)出來。但看了一些資料甚至看了不少cg的語法之后，我們還是很迷茫，UNITY_MATRIX_MVP到底是個(gè)什么矩陣？它和v.vertex相乘出來的又是什么玩意？當(dāng)這些問題困擾我們很久之后，我們才發(fā)現(xiàn)，原來我們是站在浮沙上筑高臺，根基都沒有打牢當(dāng)然不可能蓋得起高樓大廈了。
那根基是什么呢？大牛曰，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)。 
shader中文名叫著色器，顧名思義，它的作用可以先簡單理解為給屏幕上的物體畫上顏色。而什么東西負(fù)責(zé)給屏幕上畫顏色？當(dāng)然是GPU，所以我們寫shader的目的就是告訴GPU往屏幕哪里畫、怎么畫。說到這其實(shí)大家應(yīng)該很明白了，如果我們連GPU的工作原理都不知道，何談指揮它？
說到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，包括我在內(nèi)很多同學(xué)都非常害怕它，因?yàn)槔锩姘烁鞣N艱深的理論、變換，大量的公式什么的。其實(shí)我們大可不必一開始就嚇倒自己，先從基本概念開始，慢慢來，總有一天我們也會(huì)成為大牛~！
最后，這篇文章不算是原創(chuàng)，最多算是摘要+讀后感，很多概念性文字都是我從書里搬過來后再加上自己的理解，算是和大家一起學(xué)習(xí)，有理解不當(dāng)之處還請多多指教。 
廢話不多說，讓我們來進(jìn)入第一章的學(xué)習(xí)，GPU的渲染管線。 

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正文 
所謂GPU的渲染管線，聽起來好像很高深的樣子，其實(shí)我們可以把它理解為一個(gè)流程，就是我們告訴GPU一堆數(shù)據(jù)，最后得出來一副二維圖像，而這些數(shù)據(jù)就包括了”視點(diǎn)、三維物體、光源、照明模型、紋理”等元素。
在各種圖形學(xué)的書中，渲染管線主要分為三個(gè)階段：應(yīng)用程序階段、幾何階段、光柵階段。 

1，應(yīng)用程序階段。 
這個(gè)階段相對比較好理解，就比如我們在Unity里開發(fā)了一個(gè)游戲，其實(shí)很多底層的東西Unity都幫我們實(shí)現(xiàn)好了，例如碰撞檢測、視錐剪裁等等，這個(gè)階段主要是和CPU、內(nèi)存打交道，在把該計(jì)算的都計(jì)算完以后，在這個(gè)階段的末端，這些計(jì)算好的數(shù)據(jù)（頂點(diǎn)坐標(biāo)、法向量、紋理坐標(biāo)、紋理）就會(huì)通過數(shù)據(jù)總線傳給圖形硬件，作為我們進(jìn)一步處理的源數(shù)據(jù)。

2，幾何階段。 
主要負(fù)責(zé)頂點(diǎn)坐標(biāo)變換、光照、裁剪、投影以及屏幕映射，改階段基于GPU進(jìn)行運(yùn)算，在該階段的末端得到了經(jīng)過變換和投影之后的頂點(diǎn)坐標(biāo)、顏色、以及紋理坐標(biāo)。簡而言之，幾何階段的主要工作就是“變換三維頂點(diǎn)坐標(biāo)”和“光照計(jì)算”。
問題隨之而來，為什么要變換頂點(diǎn)坐標(biāo)？我是這么理解的，比如你有一個(gè)三維游戲場景，場景中的每個(gè)模型都可以用一個(gè)向量來確定它的位置，但如何讓計(jì)算機(jī)根據(jù)這些坐標(biāo)把模型正確的、有層次的畫在屏幕上？這就是我們需要變換三維頂點(diǎn)坐標(biāo)的原因，最終目的就是讓GPU可以將這些三維數(shù)據(jù)繪制到二維屏幕上。
根據(jù)頂點(diǎn)坐標(biāo)變換的先后順序，主要有如下幾個(gè)坐標(biāo)空間：Object space，模型坐標(biāo)空間；World space，世界坐標(biāo)空間；Eye space，觀察坐標(biāo)空間；Clip and Project space，屏幕坐標(biāo)空間。下圖就是GPU的整個(gè)處理流程，深色區(qū)域就是頂點(diǎn)坐標(biāo)空間的變換流程，大家了解一下即可，我們需要關(guān)注的是每個(gè)坐標(biāo)空間的具體含義和坐標(biāo)空間之間轉(zhuǎn)換的方法。

圖片：image1.png

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分享名稱：[Unity3d]Shader著色器學(xué)習(xí)前了解知識-創(chuàng)新互聯(lián)
文章出自：http://www.rwnh.cn/article6/doecog.html

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