基础篇（一）
图形编程硬件：
历史：图形编程硬件诞生自2003年，简称为GPU编程
支持功能：
1.支持顶点和片段的可编程能力
2.支持IEEE32位的浮点运算（IEEE32是国际电工委员会置顶的浮点书表示方式，主要内容是用四个字节来表示浮点数，可以表示的数据的负数范围是(-2*2)^128~-2^127,2^-127~2*2^128）
3.支持四元向量和四阶矩阵
4.提供分支和循环的控制语句
5.具有高带宽的内存处理能力
6.支持1D,2D,3D的纹理查询和使用能力，而且速度非常块
7.支持绘制到纹理功能
GPU和CUP的关系:
GUP具有高并行的结构，所以在处理图形数据和复杂算法比CUP更加有效率。
CPU在执行任务的时候，一个时刻只会处理一个数据，不存在真正意义上的并行，而GPU则有多个处理器核，在一个时刻可以并行处理多个数据。
为什么GPU不能代替CPU?
因为在GPU上我们无法处理数据之间的相关性的算法，简而言之，我们在书写C#程序的时候可以很轻松的处理数据与数据之间的关系，而在Shader上我们则没法实现，因为shader上面的每个属性都是独立的。
GPU图形渲染管线：
图形渲染管线描述GPU的渲染流程：给点视点，三维物体，光源，光照模型和纹理等元素，如何绘制一个2D的图形。
图形渲染管线分为三个阶段：应用程序阶段，几何阶段，光栅阶段
应用程序阶段：
主要使用高级的编程语言进行开发，例如C，C++等
输出：通过数据总线，把几何体的数据（顶点坐标，法向量，纹理坐标，纹理等）传送到图形硬件。
几何阶段：
输入：应用程序末端输出的内容
负责任务：顶点坐标变换，光照，裁剪，投影以及屏幕映射
输出：经过变换和投影之后的屏幕坐标，颜色，以及纹理坐标。
问题：为什么需要对三维空间的顶点进行坐标空间的变换呢？
答：其实输入到计算机当中的是一系列的三维坐标的点，但是我们看到的屏幕是一个二维坐标的点，所以需要转换。
坐标空间类型：ObjectSpace模型空间-WorldSpace世界空间-EyeSpace观察空间-ClipAn’dProjectSpace屏幕空间
图中，我们的物体是O,他有一个自己的坐标系，就是物体坐标系（ObjectSpace）。
第一步：我们需要先把物体上的顶点坐标转换到世界坐标系（WorldSpace）中，这个部分我们需要乘一个矩阵，在Unity中这部分我们一般需要左乘矩阵（_object2world）,这时我们拿到的顶点坐标就是世界坐标系的物体坐标！
第二步：我们需要把世界空间的坐标转换到我们眼睛所在的坐标系，这样才能共人眼看到，当然，在软件里面，人眼的代表就是摄像机，我们都知道人眼只能看到一个方向，而且太远的地方和太近的地方看不到，那么我们就可以用视角，视线方向，远近裁剪平面来模拟一个视锥体。
在这个视锥体之外的所有东西都将要被裁剪，因为程序认为它是不可见的。在这个部分，我们会为每个顶点确定一个深度。
单位立方体：对角顶点分别是（1，1，1）和（-1，-1，-1）也被称为规范立方体（CVV）。
CVV的*面（梯形的较小的平面）对应的是屏幕坐标的xy坐标，z对应的就是深度。
1，我们通常所说的投影就是透视变换矩阵把顶点从视锥体变换到CVV中。
2，在CVV中进行裁剪
3，屏幕映射，讲上边所得到的坐标映射到屏幕坐标系当中
投影：有平行投影和透视
图元装配：
输入：顶点的信息
含义：将顶点根据原始的连接关系，还原出网格结构。
这一阶段会得到很多的小三角形，关于三角形顶点的顺序：我们用右手法则来确定三角形的法向量，如果该向量朝向视点（法向量与到视点的方向点积为正），则这一面是正面，一般顶点按照逆时针排列，一般背面我们是看不到的，就会进行剔除操作，原因是为了减少顶点个数。
裁剪算法：视域剔除，背面剔除，遮挡剔除，视口裁剪
这一过程得到一堆在屏幕坐标系中的三角形面片。
光栅化阶段：
决定哪些像素被几何图元覆盖的过程。
输入数据：屏幕坐标系的顶点值以及我们需要绘制的图元
阶段一：将顶点以及绘制的图元（线，面）对应到相应的像素坐标
阶段二：片段操作，在更新帧缓存之前
a.消除遮挡面
b.纹理操作，根据像素的纹理坐标，查找对应的纹理值
c.混色，根据目前已经画好的颜色与正在计算的颜色透明度，混合两种颜色作为新的颜色输出。
为了在场景中绘制透明物体，通常都需要对物体进行排序，首先绘制不透明物体，然后，在不透明物体的上方，对不透明物体进行由后到前的顺序进行混合处理。
图形过滤器：讲正在计算的颜色通过某种滤镜之后输出
最后将颜色写入帧缓存！
三种语言：
Opengl的GLSL
Dirrect3D的HLSL
NVIDIA的CG
为什么我们的unity中要使用CG语言？
因为CG编写的程序可以同时兼容Opengl和Direct3D两种平台，恰巧我们unity制作需要支持多种平台。
GPU上的两个组件：
可编程顶点处理器和可编程片段处理器
顶点和片段着色器拥有强大的并行计算能力，擅长不高于4阶的矩阵运算，片段着色器还支持高速的纹理查询能力。
顶点着色器：
输入：GPU前端模块提取图元信息（顶点位置，法线向量，纹理坐标（uv））等
操作：顶点坐标空间转换，法向量空间转换，光照计算等（现在光照计算一般在片段着色器，比较细），然后将计算好的数据传入指定寄存器中
片段着色器：
输入：顶点着色器传入的数据
操作：光照计算，uv扰动，纹理采样等，最后输出当前片段的颜色给光栅化阶段（片段着色器是对每个独立的颜色进行操作的）
片段和像素的区别：所谓片段是所有三位定点在光栅化之后的数据集合，这些数据还没有经过深度值比较，而屏幕显示的像素都是经过深度比较的。