【环境】如何理解渲染管线和shader的关系？

简而言之，shader可以认为是渲染管线里面可编程的部分。

GAMES202里面提到的实时渲染管线：

题主认为渲染管线定义的是渲染要做什么事情，以及这些事情的执行顺序；而shader定义的是如何完成其中的着色行为，我认为这是正确的。

下面简要讲一下我的理解。

渲染要做的事情，本质上就是把3D场景转化为2D图片。

那么，在计算机中，3D场景往往是通过存储顶点以及这些顶点的连接方式而达成的。

如何把这些顶点以及连接方式渲染为一张图片，就是渲染管线要做的一系列事情。

那么其中，我们要注意到的是，往往我们存储的是这些顶点的世界坐标；而渲染到屏幕上，我们需要把世界坐标转化为屏幕上的位置，即屏幕坐标，这就需要对顶点进行处理。（具体可以看九、GAMES101_变换）

我们可以自定义处理顶点的方式：

例如，多保存一些顶点相关的信息，例如切线、法线信息，以供下一步使用；

又例如，我们的目的不一定是从相机视角出发看见的图片，而是一张光源视角看见的阴影贴图，那么我们就需要把世界坐标投影到光源（具体可以看四十一、RSM的WebGL实现简析）。

这就是vertex shader，顶点着色器。确实定义的是“how”。

fragment shader，即像素着色器，定义的是如何对屏幕上的像素进行“上色”，即赋予它一个rgb颜色值。通常，我们需要上一步顶点着色器返回的信息，利用一些着色模型，最简单的例如Blinn-Phong着色模型（十一、GAMES101_Shading、纹理、Mipmap与阴影映射），总之返回一个rgb值。

但是当然也可以利用其他的着色模型来上色，甚至加以风格化，例如在原神里就需要渲染一张二次元风格的图片；

另外，有的时候我们不一定需要返回一个色值，而是想要渲染一张广义上的“图片”，这个图片的像素储存的不再是颜色，而是这个点的深度/法线/世界坐标等等信息，这也需要用像素着色器完成。

渲染管线是 铅笔、油画笔、水彩笔、水粉笔。

贴图与色块是 颜料。

模型与镜头是 纸张。

Shader就是用他们画画，

你是写实派、印象派、抽象派、野兽派，就要看你的Shader能力了。

一、渲染管线

渲染管线是指将3D模型转化为2D图像的过程，它包括以下几个阶段：

1.几何阶段：将模型的顶点信息进行处理和变换，包括顶点坐标变换、光照计算、裁剪等。

2.光栅化阶段：将几何阶段处理后的模型转化为像素，包括三角形填充、深度测试、模板测试等。

3.像素处理阶段：对光栅化阶段得到的像素进行处理，包括纹理采样、颜色计算、透明度计算等。

二、Shader

Shader是一种程序，它定义了渲染管线中的各个阶段的处理方式。Shader可以控制模型的外观、材质、光照等效果，可以通过编写Shader来实现各种效果，比如阴影、反射、抗锯齿等。

三、渲染管线和Shader的关系

渲染管线和Shader是密不可分的，Shader可以控制渲染管线中的各个阶段的处理方式。在Unity中，Shader可以通过ShaderLab语言编写，ShaderLab语言可以定义Shader的属性、着色器、SubShader、Pass等，并与渲染管线进行交互。在渲染管线的各个阶段中，Shader可以控制顶点的变换、光照计算、纹理采样、颜色计算等，从而实现各种效果。

因此，渲染管线和Shader是密不可分的，它们共同构成了渲染图形的基础。理解渲染管线和Shader的关系，可以帮助我们更好地编写Shader，实现各种效果。