DirectX 11 什么是片段？答案

【问题标题】：DirectX 11 What is a Fragment?DirectX 11 什么是片段？
【发布时间】：2017-10-02 17:20:27
【问题描述】：

我一直在学习 DirectX 11，在我正在阅读的书中，它指出光栅化器输出片段。据我了解，这些片段是光栅化器（输入几何图元）的输出，实际上只是 2D 位置（您的 2D 渲染目标视图）

以下是我认为我理解的，请纠正我。

光栅化器采用几何原语（球体、立方体或盒子、环形圆柱体、金字塔、三角形网格或多边形网格）（https://en.wikipedia.org/wiki/Geometric_primitive）。然后它将这些图元转换为映射到渲染目标视图（即 2D）的像素（或点）。这就是片段。对于每个 Fragment，它都会执行 Pixel Shader，以确定其颜色。

但是，我只是假设，因为没有简单的解释说明它是什么（我可以找到）。

所以我的问题是......

1：什么是光栅化器？什么是输入，什么是输出？

2：什么是片段，与光栅化器输出相关。

3：为什么片段是浮点 4 值（SV_Position）？如果它只是用于渲染目标视图的 2D 屏幕空间？

4：它与渲染目标输出（2D 屏幕纹理）有何关联？

5：这就是为什么我们要清除渲染目标视图（任何颜色），因为 Razterizer 和像素着色器不会在渲染目标视图的所有 X、Y 位置上执行？

谢谢！

【问题讨论】：

我建议你看一些关于 3D 计算机图形学的经典教科书。您缺少对所有 3D 管道如何工作的基本了解。掌握了这些背景后，您就可以了解 Direct3D API 如何准确地映射到经典 3D 管道，并让您更深入地了解硬件如何加速它。我不再编写软件纹理三角形扫描例程——而且从来没有特别擅长它们——但即使是糟糕的软件实现也会教你很多这里发生的事情。
这里的经典教材是Foley and vam Dam。 Hearn and Baker 很好，Watt 的书也很好。
@ChuckWalbourn 谢谢！您是否推荐这些旧书，或获得任何升级版？我正在寻找一些我猜在通用 Directx 书籍中不存在的答案。不幸的是，在我有“AHA”时刻之前，我需要知道某些东西起作用的原因。
这取决于您真正想知道自己在做什么 :) 如果您想成为一名图形开发人员，那么您应该阅读其中一本旧书以获得良好的基础，而不是而不是过分关注特定技术的 API 怪癖。当然，这完全取决于你的学习方式。如果您想要一些关于 DirectX 书籍的建议/注释，请参阅this post。
@ChuckWalbourn 你会按什么顺序阅读它们？（对于未来的读者，是的，我刚刚得到它们！）

标签： rendering directx-11 hlsl pixel-shader

【解决方案1】：

我不使用 DirectXI 而是使用 OpenGL，但术语应该是相似的，如果不一样的话。我的理解是这样的：

(scene geometry)     -> [Vertex shader]               -> (per vertex data)
(per vertex data)    -> [Geometry&Teseletaion shader] -> (per primitive data)
(per primitive data) -> [rasterizer]                  -> (per fragment data)
(per fragment data)  -> [Fragment shader]             -> (fragment)
(fragment)           -> [depth/stencil/alpha/blend...]-> (pixels)

所以在顶点着色器中，您可以执行任何每个顶点的操作，例如坐标系的变换、所需参数的预计算等。

在几何和细分中，您可以从几何计算法线、发射/转换图元等等。

光栅化器然后将几何（原始）转换为片段。这是通过插值完成的。它基本上将任何图元的查看部分划分为片段，请参阅convex polygon rasterizer。

片段既不是像素也不是超像素，但它们接近于它。不同之处在于它们可能会或可能不会输出，具体取决于环境和管道配置（像素是可见输出）。您可以将它们视为可能的超像素。

片段着色器将每个片段数据转换为最终片段。在这里，您正在计算每个片段/像素的光照、着色、处理所有纹理、计算颜色等。输出也是片段，基本上是像素+一些附加信息，因此它不仅具有位置和颜色，还可以具有其他属性好（比如更多的颜色、深度、alpha、模板等）。

这进入最终组合器，它提供深度测试和任何其他启用的测试或功能，如混合。只有该输出作为像素进入 framebuffer。

我认为答案是 #1,#2,#4。

现在 #3（由于我对 DirectX 的了解不足，我可能在这里错了）您经常需要 3D 的每个片段数据正确照明或任何计算的片段位置以及使用homogenuous coordinates 我们需要 4D (x,y,z,w) 向量。片段本身具有 2D 坐标，但 3D 位置是其从顶点着色器传递的几何图形的插值。所以它可能不包含屏幕位置，而是包含世界坐标（或任何其他）。

#5 是的，场景可能不会覆盖整个屏幕，或者您需要预设深度、模板、Alpha 等缓冲区，以便渲染正常工作，并且不会因前一帧结果而失效。所以我们通常需要在帧开始时清除帧缓冲区。有些技术需要每帧多次清除其他技术（如发光效果）每多帧清除一次...

【讨论】：