“顶点着色器”和“片元着色器”是先处理完所有顶点再统一进入片元阶段,还是一个顶点处理完就去跑它的片元?
🌊 渲染是按阶段批量执行的流水线过程:
即:
先所有顶点 → 再光栅化 → 再对应的片元着色器
🔁 图形管线主要阶段如下:
顶点数组↓
[顶点着色器] ← 所有顶点依次执行↓
图元装配(如三角形)↓
光栅化 → 生成片元(每个像素)↓
[片元着色器] ← 所有片元依次执行↓
混合 + 写入帧缓冲
📘 详细解释:
🧩 顶点着色器阶段:
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输入:每个顶点的属性(位置、法线、UV、颜色等)
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输出:变换后的位置(clip space)和其他插值信息
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顶点之间是独立的,不会立即光栅化或着色!
👉 GPU 会将所有顶点都跑完顶点着色器后,再进入下一阶段。
🧩 图元装配 & 光栅化阶段:
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GPU 将处理好的顶点组装成三角形(图元)
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然后这些三角形被“扫描填充”为像素,也就是生成了片元(fragment)
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每个片元会根据顶点插值信息(如颜色、法线、UV)继续执行片元着色器
🧩 片元着色器阶段:
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输入:每个片元(像素)的位置、插值信息
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输出:最终颜色、透明度、深度等
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所有片元是并行执行的(片元数 = 屏幕像素数)
🧪 举个例子说明:
一个三角形有3个顶点,经过顶点着色器处理后:
Vertex A → 输出 clip-space A'
Vertex B → 输出 clip-space B'
Vertex C → 输出 clip-space C'
再把 A', B', C' 组装成三角形图元,再光栅化为若干个片元:
Pixel1, Pixel2, Pixel3, ..., PixelN
每个片元再独立执行片元着色器,得到对应颜色并输出。
🧠 额外延伸:GPU 的“流水线并行性”
虽然逻辑上是阶段性执行(先顶点阶段,再片元阶段),但现代 GPU 是高度并行的,也就是说:
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顶点着色器可以批量并行处理多个顶点(例如每个线程处理一个顶点)
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同时,前面已经处理完的顶点在光栅化,生成片元并进入片元着色器阶段
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所以多个阶段可以“流水线”并发进行,但逻辑依赖顺序始终是:顶点 → 图元 → 光栅 → 片元
✅ 总结表:
阶段 | 并发性 | 执行顺序 |
---|---|---|
顶点着色器 | 并发执行顶点 | 最先执行 |
图元装配 + 光栅化 | GPU内建 | 第二步 |
片元着色器 | 并发执行像素 | 第三步 |
📌 结论(简洁版):
渲染流程是:所有顶点 → 图元 → 所有像素,每个阶段独立、并行、批量执行,不是“一个顶点就对应一个像素马上执行”。