第二章主要是整个渲染流水线的总结捏。这一部分不会涉及到太多细节，当成目录看就好啦！٩(๑❛ᴗ❛๑)۶
这一章的前面我会大概翻译下内容（有损版），最后贴出一张总结的脑图捏~
2.1 概括（11.8）
渲染快慢取决于计算复杂程度，可以用FPS，Hz，渲染一张图的ms数来表示渲染的快慢。
应用层靠软件驱动，在CPU上运行。这些CPU通常情况下包含多核，能够运行多线程。这能使CPU能够更加有效率的在应用阶段处理大量的任务。
在CPU上执行的任务通常包括碰撞检测，全局加速算法，动画，物理模拟和一些其他任务，这取决于应用软件。
几何阶段，处理变换，投影和其他几何处理。这个阶段计算了绘制什么，怎样绘制，应该在哪里绘制。几何阶段在GPU上运行，包含很多programmable cores。
光栅化阶段通常输入三个顶点形成一个三角形，并且找到这个三角形的所有像素给下一个阶段使用。
像素阶段，决定每个像素的颜色，执行深度检测判断物体是否可见。也会在这个阶段执行混合操作。光栅化阶段与像素阶段也是在GPU中进行。
2.2 应用阶段
开发者可以在应用阶段控制所有部分。比如，应用阶段的算法或者设置可以减少三角形渲染的数目。
但是一些应用工作也可以通过使用compute shader模式在GPU中计算。这种模式将GPU视为高度并行的通用处理器，忽略了其专门用于渲染图形的特殊功能。在应用阶段的结尾，通常将几何体给几何阶段，包括渲染中的面，点，线，三角形。这是应用阶段最重要的任务。
CPU不会被划分为多个子阶段（就像几何阶段和光栅化阶段和像素阶段那种）。然而，为了提高表现，应用阶段通常可以通过多个处理器并行运行，在CPU设计中，叫做superscalar 。
碰撞检测在这个阶段执行。如果检测到两个物体之间的碰撞的话，会对正在碰撞的物体做出回应。应用阶段也会关注其他来源的输入，比如键盘鼠标等等。针对于不同的输入也可以做出不同的动作。加速算法，如culling也会在这个阶段中执行。
2.3 几何阶段
几何阶段分为以下几个步骤
2.3.1 Vertex Shading 顶点着色
顶点着色有两个主要任务：计算顶点的位置，计算顶点的其他Data，比如normal和texture coordinate。现代GPU已经把计算大部分都放在像素着色器上了，顶点着色器很少进行shading的计算。顶点着色器通常会进行顶点的计算，比如顶点动画。
在顶点着色器阶段通常会进行坐标转换。每个物体可以有自己的几何实例。在moedl transform中，顶点和法线被转换到世界坐标中。
摄像机空间包含位置和方向信息，模型会被view transform 转换到摄像机空间。摄像机空间会把摄像机放到远点，指向Z方向上，y方向向上，x方向向右。有些会使用-z有些会使用+z。
仅仅有物体的位置和形状是不够的，还需要计算材质。材质可能在顶点着色器中计算也可能在像素着色器中计算。顶点着色器中的顶点信息，包括顶点位置，法线，顶点色，和其他信息需要用来计算shading。顶点着色器的结果，可以是颜色，向量，纹理坐标和其他里欸行的shading data会被送到光栅化和像素阶段继续计算。
顶点着色器也会将物体进行投影变换放入 canonical view volume。投影变换包括正交投影和透视投影。在经过投影变换后，会进入裁剪空间。经过变换后，z坐标上的信息会被存储到z缓存中。
2.3.2 可选顶点处理
一旦顶点着色结束，就会有一些可选的步骤：曲面细分，几何着色器和流输出。这些操作依赖于硬件，并不是所有的GPU都有这些功能。
首先一个阶段是细分。通过细分，可以在合适的位置产生出合适数量的三角形。
在此之前的处理流程中，我们只是在处理顶点。这些顶点可以用来表示点、线、三角形或其他对象。顶点也可以用来描述曲面，例如球面。这样的曲面可以通过一组小块（patch）来指定，每个小块由一组顶点组成。细分阶段（tessellation stage）本身由一系列阶段组成——包括外壳着色器（hull shader）、细分器（tessellator）和域着色器（domain shader）——它将这些小块的顶点集转换为通常更大的顶点集，随后用这些顶点集生成新的三角形集合。场景中的相机可以决定生成的三角形数量：当小块靠近时生成更多三角形，远离时生成较少三角形。
下一个阶段是几何阶段。几何阶段比细分阶段出现的早，因此在更多的GPU中有这个功能。几何着色器可以产生新的顶点，但是限制较多。几何着色器有一些用处，比如粒子生成。几何着色器可以通过点生成一直面向观察者的正方形（通过两个三角形生成）。
最后一个可选阶段是流输出。这个阶段让我们使用GPU作为一个几何引擎，把处理过的顶点输出到数组中进行进一步处理，而不是将处理过的顶点发送到管渲染管线的其他部分。这些数据可以被CPU或者GPU本身使用。这个阶段通常用于粒子模拟。
2.3.3 裁剪
完全在可见空间的几何体会被渲染；完全在可见空间之外的几何体不会被渲染；部分在可见空间内的几何体需要裁剪。view transformation 和 projection 都在裁剪之前进行。
除了6个裁剪平面外，用户也可以定义额外的裁剪平面让物体可见或不可见。这个过程叫sectioning。
裁剪使用投影步骤中的齐次坐标。最后，perspective division步骤会将三角形的位置放在三维的归一化后的设备坐标中，范围是(−1, −1, −1) to (1, 1, 1)。几何阶段的最后一步是将这个空间转化到屏幕空间。
2.3.4 Screen Mapping
接下来，只有在视线体积内的物体才会被传递到下一阶段，此时坐标系仍旧是三维的。x坐标和y坐标会被转换到screen coordinates，而屏幕坐标空间和z坐标一起被称作window coordinates。window coordinates和Remap后的z坐标（OpenGL在\[-1,1]，DX在\[0,1] ）会被传递到光栅化阶段。
接下来，我们会讨论整数和浮点数是如何与像素（以及纹理坐标）关联的。利用笛卡尔坐标系，OpenGL和DX10及之后的版本都使用最左边像素的最左边缘作为0.0，像素的重心为0.5。因此，从\[0,9]的像素便可以被转换为浮点数\[0.0,10.0)，转换公式如下:
d = floor(c)
c = d + 0.5
其中，d是像素的索引数，c是像素内的连续浮点数。
虽然对于所有的API来说，像素的位置都是从左到右，但是上下却不同。OpenGL更倾向于笛卡尔坐标系（也就是从左下角开始），DX又是会定义左上角作为起点。
2.4 光栅化
这个阶段是为了找到所有需要被渲染的像素，包括三角形设置和三角形遍历。光栅化阶段会把屏幕空间中的二维顶点（包含深度数值）转换到屏幕空间中。
三角形是否会overlap取决于渲染管线。比如，可以对每个像素只采样一次，也可以采样多次用来抗锯齿。
2.4.1 三角形设置
在这个阶段会计算differentials, edge equations和其他数据，这些数据会用来进行接下来的三角形遍历。这一任务使用fixed-function hardware。
2.4.2 三角形遍历
这个阶段决定了每个像素被一个三角形覆盖的地方，会如何被检测到，以及生成。
2.5 像素阶段
像素阶段可以被分为像素着色和混合阶段。
2.5.1 像素着色
这个阶段使用插值之后的着色数据作为输入，进行逐像素计算，给下一阶段输出一个或一个以上的颜色。不像三角形设置和三角形遍历，这一阶段通常会使用可编程的GPU核心，程序员可以在这一阶段用像素着色器或者片元着色器来控制。这一阶段可以使用大量的技术，其中最广为人知的就是纹理，可以使用二维纹理或者三维纹理。
2.5.2 混合
每个像素信息都会存储在color buffer中，然后再这一阶段进行混合。这个阶段也被称作“ROP”，即 “raster operations (pipeline)” 或者 “render output unit” 。不像着色阶段，这一阶段并不是完全可编程的，但是是高度可配置的。
这个阶段需要计算可见性。对于大多数图形硬件来说，这个通过Z缓冲算法来计算。z缓冲中存储的图片应该与颜色缓冲的形状与大小相同。如果一个像素中的primitive的z缓冲中的数值比之前的数值小，那么存储在颜色缓冲区中的值就会被渲染出来，反之则不会。深度缓冲算法非常简单，有O(n)的时间复杂度，n是被渲染的primitive的数量。但是这种算法无法计算透明或者半透明物体，需要在不透明物体被渲染之后再去混合。
除了颜色缓冲和深度缓冲之外，还有其他通道和缓冲区。比如alpha缓冲就是用来过滤和专区fragment信息的。alpha通道用来和颜色缓冲练习，为每个像素存储了不透明度。在老版的API中，alpha test通过测试舍弃一些像素 ，这种方式可以保证全透明的fragment不会影响到z缓冲。
模板缓冲是另一个屏幕空间的缓冲区，用来记录primitive的位置，通常每个像素包含8比特信息。primitive可以用多种计算方程来被渲染到模板缓冲中，然后影响颜色缓冲和z缓冲。比如一个圆已经被绘制到模板缓冲中，通过操作手段只让圆区域中的颜色缓冲渲染到后续操作中。模板缓冲可以制作强大的特殊效果，比如将颜色缓冲区中的颜色与模板缓冲区中的颜色混合等等，这些功能都被称作ROP。混合操作是不可编程但是高度可配的，但是在一些API中支持raster order views，支持可编程的混合操作。
framebuffer（帧缓冲）包含几乎所有的缓冲。
在经过光栅化后，摄像机视角出发的view会被渲染到屏幕上，屏幕显示颜色缓冲区的内容。为了避免让观察者看到primitives被光栅化和投送到屏幕的过程，采用双缓冲的办法。这意味着在back buffer中会渲染出一个scene，然后再渲染到屏幕中。将back buffer中的内容渲染到屏幕中后，下一帧的内容会交换到back buffer中。
2.6 渲染管线
呜呼！总算结束啦！
总体而言这里还算是简单捏（毕竟没有任何细节），以后可不会这样啦！٩(๑❛ᴗ❛๑)۶
这部分主要就是对前文的总结啦~这里我就把自己做的脑图贴上来啦
