Direct3D 11的流水线

流水线

流水线（Pipeline）是理解D3D必须要掌握的概念。

整个流水线有很多步骤，有的步骤是固定功能，不用怎么配置，有的步骤是要写代码的，也就是所谓的着色器程序（Shader）。

一般来说，将流水线分为两类：渲染流水线和计算流水线。严格地说并这有这么明确的区分，因为他们都可以干别的事。但这里还是按这种分类来说。

渲染流水线

最开始的显卡加速器使用硬件的顶点变换来实现3D加速。现在几乎可以在显卡上实现任何算法了。

下图是具体的流程：

蓝底的是可编程的步骤，绿底的是固定功能的步骤。每一步都定义了输入和输出。

Input Assembler：是入口，负责从资源（Resource）中读取输入数据，然后装配成顶点（Vertex）。支持使用多个顶点Buffer和实时渲染。

Vertex Shader：每次读取一个顶点数据。这一步是可编程的，但不能创建或销毁顶点，只能处理上一步得到的顶点。另外，每个顶点的处理都是单独的，意思是说每个顶点着色器（Vertex Shader）都不能访问其他的顶点着色器。顶点着色器主要负责将顶点映射到合适的空间上。一般来说，顶点都是由顶点着色器处理的。

Tessellation（镶嵌） Stage：这3个步骤是新加入的步骤，必须同时使用。

 

1. Hull Shader：从顶点着色器接收数据。对每个Primitive确定一组镶嵌因子，告诉Tessellator如何拆分。还要创建控件点，让Domain Shader创建镶嵌顶点。
2. Tessellator：拆分Primitive。输出barycentric coordinates（重心坐标）。
   
3. Domain Shader：得到重心坐标和控制点，然后创建新的顶点。传给Geometry Shader。
   

Geometry Shader：处理几何Primitive，并且产生几何Primitive。这一步可以添加和删除数据元素。另外，它还可以转换几何Primitive的类型。

这一步完成后，几何级别的操作也就完成了。然后进入Fragment级别的处理。Fragment本质上是一组对应于渲染目标上的像素的数据。

Rasterizer：将几何Primitive栅格化，生成Fragment，并对每个Fragment生成深度值。

Pixel Shader：得到Fragment后，对Fragment生成颜色值。

Output Mander：合并Pixel shader输出的值。最后输出成程序资源。

计算流水线

这是一个新概念。计算流水器使用计算着色器（Compute Shader）来执行一些单独的功能。它可以：

• 使用GPU实现并行计算。
• 使用分组分享内存（Group Shared Memory），使线程间可以通信。