在现代计算机图形领域，GPU（Graphics Processing Unit，图形处理器)是负责加速图形渲染和计算任务的不可或缺的组成部分。本文将简要介绍GPU的工作过程，包括从数据输入到图像输出的每一个重要步骤。

01、顶点读入 | Vertex Input

这一步是GPU处理图形数据的开始。这是将3D模型的几何信息输入GPU的过程。每个3D模型由位置、法线、纹理坐标等信息组成。GPU将这些信息存储在缓存中供后续处理。

在此步骤中，GPU接收3D模型的顶点数据，包括每个顶点的坐标、颜色、法线和纹理坐标。这些数据通常存储在缓冲区，以便GPU能够快速访问它们。这些缓冲区可以包括顶点坐标缓冲、颜色缓冲、法线缓冲和纹理坐标缓冲。

02、顶点渲染 | Vertex Shader

一旦GPU获得顶点数据，下一步是通过顶点着色器处理每个顶点。顶点着色器是用于执行各种操作的可编程代码，包括坐标变换、光计算、动画等。

这一阶段的目标是从模型空间的顶点（Object Space）转换为相机坐标系（Camera Space），为了组装图元，切割和投影视锥体。

03、图元装配 | Primitive Assembly

顶点转换为相机坐标系后，GPU将其组装成图元，如三角形、线段或点。这是为了将3D对象表示为屏幕上的2D图元，以便进行后续像素处理。

这一阶段还包括消除视锥体以外的顶点和图元，以提高渲染性能。

04、光栅化 | Rasterization

组装图元后，下一步是光栅化。光栅化是GPU的一个关键步骤，它将图元转换为像素。

在这个阶段，ARMGPU确定哪些像素受到图元的影响，并计算它们的位置和深度值。这是一个将3D信息映射到2D屏幕空间的过程。每个像素为后续像素渲染分配一个位置和深度值。光栅处理像素的位置和相对深度，以渲染后续像素。

05、像素渲染 | Pixel Shader

像素渲染是GPU处理像素的阶段。在这一步中，计算出每个像素的最终颜色值。这是一个高度可编程的阶段，通常由像素着色器执行。

像素着色器可以执行纹理映射、光模型、阴影计算和特效处理等各种操作。它可以根据纹理坐标从纹理地图中获得颜色，然后根据光条件计算最终颜色，最终输出到帧缓冲。

06、逐像素操作 | Pixel Operations

GPU执行的最后一步是逐像素操作。这一阶段包括深度测试、模板测试和混合操作。深度测试用于确定哪些像素位于前面，以确保渲染结果的正确排序。为了进行特殊的像素操作，模板测试允许定义模板缓冲中的内容。混合操作是将多个像素颜色混合以产生最终输出颜色。在某些情况下，最终像素颜色可能需要像素转换，如伽马矫正、色彩校正或色彩空间转换。这些转换可以保证图像显示的准确性和质量，有助于确定最终像素的可见性，以及如何将多个图层组合到最终图像中。GPU的工作流程由多个精确的步骤组成，高度平行，允许实时渲染和执行复杂的计算任务。因此，GPU已成为现代计算机图形处理的关键，GPU的计算能力使GPU在图形显示中的地位不可动摇。 来源：深流微

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