目標

• 認識渲染管線前半段，光柵化階段

光柵化階段

延續昨天的渲染管線，今天介紹後半段，光柵化階段。再把昨天的管線圖貼出來：

上一個階段，幾何階段，設置好了頂點的資料，在光柵化階段我們要把這些頂點連接起來，在圖形範圍內的像素(pixel)塗上想要的顏色，最終輸出到螢幕上。

首先會遇到的是三角形設置與三角形遍歷合稱為光柵化(Rasterization)，這裡的三角形不代表只處理三角形，而是圖元大多為三角形。

如果忘記或不是跟著系列文的讀者，圖元指的是頂點經過vertex shader處理過後的點、線、面(不一定是三角形)。

三角形設置

光柵化的第一站，最直白的解釋就是把頂點連起來，組成點線面，然後告訴管線有哪些像素被包在或是經過剛剛框起來的範圍裏面。

三角形遍歷

第二站就是運用剛剛存起來資訊，來決定要對範圍內的像素做甚麼處理，在這個階段會把圖元轉換成像素。

遍歷有幾種方式，目前我所知的有兩種，一種是傳統(Traditional)的光柵化，另外一種是Conservative Rasterization(註1)，Conservative Rasterization往下分還可以分為內部的(Inner)跟外部的(Outer)。

註1： Conservative翻譯過來是「保守」，我不知道有甚麼好的中文翻譯，有的話還請告訴我

區別在於，想像每個像素中心都有一個點，在三角形設置畫過像素的線會有三種結果

1. 像素以及其中心點完全包含在裡面
2. 中心點有包含在裡面，像素不完全包含
3. 中心點沒有包含在裡面，像素不完全包含

對第一和第二個條件進行處理的，就是傳統方式的光柵化；若只對條件一進行處理的被稱為內部的Conservative Rasterization，對全部條件進行處理的叫做外部的Conservative Rasterization，下面這張圖可以更好的演示光柵化是甚麼：

from Vortez

左邊為傳統方式，右邊為Conservative的方式。

fragment shader

經過上面的光柵化處理，圖元變換成了像素，又來到一個可控制且必須的shader，fragment shader。這個shader是利用我們之前在vertex shader處理過後的頂點資料，然後接下去處理光源、紋理貼圖、影子等任務，換一種說法，fragment shader就是在依照開發者的程式內容，把像素圖上正確的顏色。

後續我會介紹光源、貼圖、影子的作法，大多會在fragment shader這裡進行處理。

補充一下，在DirectX中，fragment shader會翻譯成pixel shader。

逐片段操作

再一次看一下最上方渲染管線那張圖，fragment shader的後半段還有三個小階段，這些橘色區塊合稱逐片段操作(Per-sample Operations)，比起管線上那些shader，他們只能做一些開關設定(要不要經由這項測試)，或是如其名，對測試做一些限制。

• 模板測試
• 深度測試
• 混合

既然叫做測試(Test)，肯定有著通過測試與不通過的關係。我的像素再fragment shader處理過後不會全部都渲染到螢幕上，還要經過這些嚴格的「測試」才可以顯示在螢幕上。

先不細講這些測試的功能，往後會很常再碰到他們，會很快地認識到如何利用這些測試做出許多常見的遊戲效果。

輸出顯示

終於，我們的頂點資料經過這些千辛萬苦的處理，最終存到了顏色緩衝區(Color buffer)，之後只要等我們開發者去呼叫他，就可以把結果顯示在螢幕上了。

總結

花了兩天的時間解釋渲染管線，刪除了很多東西，希望以最白話的方式去理解並講解它，但總覺得缺了很多東西，深深感覺這是另外一個大坑。

Reference

• candycat1992/Unity_Shaders_Book
• GPU Rendering Pipeline——GPU渲染流水线简介
• LearnOpenGL - Hello Triangle
• 密鋪-wiki
• LearnOpengl-座標系統