Unity Shader第二章作业

一、什么是图元，有哪几种图元

图元就是组成图像的基本单元，有点、线、面三种图元。

二、渲染流水线分哪三个概念阶段？每个概念阶段主要任务是什么，由哪个计算部件执行

应用阶段——》几何阶段——》光柵化阶段

应用阶段：由CPU负责。（1）准备好场景数据，（2）去除不可见的物体，提高渲染能力。（3）设置好每个模型的渲染状态。（4）输出渲染图元（点，线，三角面），传递给几何阶段。

几何阶段：由GPU负责。（1）把渲染图元进行逐顶点、逐多边形的处理；（2）把顶点坐标转换到屏幕空间中，输出屏幕空间的顶点信息（二维顶点坐标，每个顶点对应深度值、着色等相关信息）。（3）传递给光柵化阶段。

光柵化阶段：由GPU负责。对屏幕空间的顶点信息进行像素处理。并渲染出最终图像。

三、说说你对片元的理解

片元是指在光栅化阶段生成的像素的基本单位，用于计算每个像素的最终颜色。片元包含了像素的位置、颜色、深度值、法线、纹理坐标等信息。

四、解释顶点着色器、片元着色器主要完成哪些工作？

顶点着色器：

• 顶点变换：将模型的顶点从模型空间变换到屏幕空间，包括平移、旋转和缩放等变换操作。
• 顶点属性计算：计算每个顶点的颜色、法线、纹理坐标等属性。
• 顶点动画：在动画模型中，可以通过顶点着色器来实现骨骼动画、形状动画等效果。
• 顶点光照计算：计算每个顶点的光照效果，包括环境光、漫反射光、镜面光等。

片元着色器：

• 插值计算：根据顶点着色器计算的属性，在三角形内部进行插值计算，以确定每个片元的属性。
• 纹理采样：对每个片元进行纹理采样，获取对应的纹理颜色或其他纹理属性。
• 片元光照计算：根据顶点光照计算结果，计算每个片元的光照效果。
• 片元混合：根据透明度、深度测试等设置，对每个片元进行混合操作，以确定最终的颜色。

五、试述CPU、应用程序、OpenGL、显卡驱动、GPU之间的调用执行关系？

CPU（Central Processing Unit）是计算机的中央处理器，负责执行应用程序的指令和控制计算机的各种操作。应用程序是运行在CPU上的软件，通过CPU的指令来实现各种功能。
OpenGL（Open Graphics Library）是一种跨平台的图形库，提供了一套API（Application Programming Interface）用于渲染2D和3D图形。应用程序可以使用OpenGL API来调用图形硬件（GPU）进行图形渲染。
显卡驱动是连接操作系统和显卡之间的软件，负责管理和控制显卡的工作。显卡驱动提供了对显卡的访问接口，使得操作系统和应用程序可以与显卡进行通信。
GPU（Graphics Processing Unit）是显卡上的处理器，专门用于处理图形和图像计算。GPU具有大量的并行处理单元，能够高效地执行图形渲染任务。
在执行过程中，应用程序通过OpenGL API调用显卡驱动来发送图形渲染指令。显卡驱动将这些指令传递给GPU进行处理。GPU根据指令执行顶点着色器、片元着色器等计算操作，并将结果返回给显卡驱动。显卡驱动将处理后的图像数据传递给显示器进行显示。
整个调用执行关系如下：
应用程序 -> OpenGL API调用 -> 显卡驱动 -> GPU执行渲染任务 -> 显卡驱动获取结果 -> 显示器显示图像
通过这种方式，CPU和GPU之间实现了并行计算，提高了图形渲染的效率和性能。同时，显卡驱动作为中间层，将应用程序和GPU之间进行了解耦，使得不同的应用程序可以通过统一的API来访问显卡并进行图形渲染。

六、在左手系，有下面的一个三角形顶点分别为0、1、2，填写顶点数组，三角形索引数组，并且保证三角形的法线和坐标的Z轴一致。