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Shader基础概念
1、渲染流水线简述
? ? ? ? 计算机渲染流程从硬件上分为CPU（应用阶段）和 GPU（渲染阶段）。
? ? ? ? CPU有三个步骤：把数据加载到显存中，设置渲染状态，调用DrawCall。
? ? ? ? 把数据加载到显存中：渲染流程起步阶段，需要从硬盘把数据传到系统内存中，但是GPU从显存中读取数据与直接读取硬盘中的数据相比，从显存读取是比较快的，并且消耗也是小的。同时，部分的显卡（GPU）不支持直接对硬盘进行数据读取。
? ? ? ? 设置渲染状态：CPU要设置渲染对象的渲染类型，例如：使用哪张纹理，使用什么着色器，是否开启混合等等，设置好之后，CPU将这些信息通过DrawCall命令发出，通知GPU应该依据什么进行渲染显示。
? ? ? ? 调用DrawCall：DrawCall就是包含所有渲染所需的基础信息和命令，从CPU发出，GPU接收，并按照DrawCall中的信息，对渲染对象进行处理和最终显示。
? ? ? ? GPU流水线：顶点数据-->几何阶段-->光栅化阶段-->屏幕图像
? ? ? ? 顶点数据就是CPU通过DrawCall命令发给GPU的数据信息，这些数据会传递给顶点着色器。
? ? ? ? 几何阶段中，包含顶点着色器，曲面部分着色器，几何着色器，裁剪，屏幕映射。这个阶段可以理解为把数据进行一次清洗，通过顶点着色器和曲面部分着色器以及几何着色器，把顶点和图元等信息做好设置，再通过裁剪去除摄像机范围之外的顶点和图元，最终通过屏幕隐射把每个图元的坐标转换到屏幕坐标系中。
? ? ? ? 光栅化阶段中，包含三角形设置，三角形遍历，片元着色器，逐片元操作。这个阶段完成之后，需要绘制的图像信息就已经准备完善了，只需要最终显示到屏幕上。
? ? ? ? 屏幕图像，显示最终成品图像到屏幕上。
2、对于学习Shader数学基础的了解
? ? ? ? Shader中常使用的数据是矢量和矩阵（线性代数），矢量在shader中常常用来判断位置信息和坐标信息，而矩阵是用来帮助进行坐标空间转换。（由于目前也是在初学阶段，后续根据实际的学习情况会做填充）
? ? ? ? 点：点在n维空间中是一个非常基础且必须的元素，一般用来表示位置，没有大小。宽度等概念，是空间表示的基础。
? ? ? ? 矢量：矢量是空间中一种有模，有方向的有向线段。模指的是大小，例如速度，距离等。对应的有一个标量的概念，标量只有模，没有方向。
? ? ? ?? ? ? ? 矢量加法：
? ? ? ? ? ? ? ? 公式：a+b = (ax + bx,ay + by,az + bz)
? ? ? ? ? ? ? ? 图形学：用来处理矢量的位移操作。
? ? ? ? ? ? ? ? 几何意义：从向量a头连接到向量b尾，表示相加后的矢量。
? ? ? ? 矢量减法：
? ? ? ? ? ? ? ? 公式：a-b = (ax - bx,ay - by,az - bz)
????????????????图形学：用来处理矢量的位移操作。
? ? ? ? ? ? ? ? 几何意义：从向量a尾连接到向量b尾，表示相减后的矢量。
????????要想计算点b相对于点a的位移，可以把b和a相减得出。
? ? ? ? 矢量的模：
? ? ? ? ? ? ? ? 公式：|v| = √v2x + v2y + v2z
? ? ? ? ? ? ? ? 单位矢量公式：v = v/|v|
? ? ? ? ? ? ? ? 几何意义：可以根据二维矢量，构建出一个三角形。
? ? ? ? ? ? ? ? 图形学：矢量在空间中的长度。（这里有疑问，大佬可在下方评论，感谢！）
? ? ? ? ? ? ? ? shader应用：关注点重在于矢量的方向，一般在计算顶点的法线方向和光源方向
??????????????????????????????????????时，会计算单位矢量（归一化的矢量，即模为1）。
????????点乘：
? ? ? ? ? ? ? ? 公式：a · b = |a|·|b|cos<a,b>? 取值范围为【0,180】
? ? ? ? ? ? ? ? 性质：a·b=b·a? 满足乘法交换律
? ? ? ? ? ? ? ? 几何意义：a·b，即为b在a上的投影，并乘以a的长度，值是一个标量。
????????????????图形学：方向判断。点乘>0方向朝向相近，点乘<0方向相反，点乘=0垂直。
? ? ? ? ? ? ? ? unity应用：a·b，在unity中，简单理解为点乘判断角度。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1、计算两个向量的夹角。<a,b> = arccos(a·b/(|a| · |b|))
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2、计算夹角范围。>0 (0,90)? <0（90,180）
? ? ? ? 叉乘：
? ? ? ? ? ? ? ? 公式：c = a × b? ?（a，b，c均为向量）
? ? ? ? ? ? ? ? 性质：1、c⊥a，c⊥b，即向量c与向量a，b所在的平面垂直。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2、模长|c| = |a||b|sin<a,b>
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?3、数学上满足右手法则，a×b = -b×a。
? ? ? ? ? ? ? ? 几何意义：a×b，得到一个与这两个向量都垂直的向量，这个向量的模是以两个向
??????????????????????????????????量为边的平行四边形的面积。
? ? ? ? ? ? ? ? 图形学：二维空间判断左右，三位空间求法向量。（法向量即法线）
? ? ? ? ? ? ? ? unity应用：a×b，在unity中，简单理解为叉乘判断方向。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1、a×b > 0 顺时针，< 0 逆时针，= 0 平行
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2、得出夹角的正弦值，计算向量的夹角(0,90)，配合点乘和Angle方法计
??????????????????????????????????????算含正负的方向。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3、得出a，b向量形成的平行四边形的面积大小，得出c向量的相对大
??????????????????????????????????????小。
? ? ? ? 矩阵旋转：
? ? ? ? ? ? ? ? X轴旋转矩阵：
????????????????
? ? ? ? ? ? ? ? Y轴旋转矩阵：
?????????????????
? ? ? ? ? ? ? ? Z轴旋转矩阵：
?????????????????
? ? ? ? 矩阵缩放：
????????????????
? ? ? ? 矩阵位移：
????????????????
? ? ? ? ? 有关于矩阵的知识点需要系统的去了解和学习，这里仅仅是列出在shader运算过程中会用到的一些矩阵。
3、坐标空间
? ? ? ? 模型空间：模型空间主要是以模型或对象为原点进行位置确定的空间。
? ? ? ? 世界空间：世界空间是以一个被定义好的绝对位置为原点，然后进行位置确认的空间。
? ? ? ? 观察空间（摄像机空间）：以摄像机或观察点为原点，进行位置确认的空间。
? ? ? ? 裁剪空间：以摄像机的视椎体为范围，进行空间划分的空间。
? ? ? ? 屏幕空间：把视锥体投影到屏幕的空间，用于把三维坐标转换成二维坐标，进行像素点确认的空间。
4、Shader初体验 -- 初级
5、Shader光照篇 -- 中级
? ? ? ? 更新中。。。
6、Shader实例篇 -- 高级
? ? ? ? 更新中。。。
7、Shader拓展?
? ? 更新中。。。
