详细说明下Vulkan GPU渲染管线的所有阶段

Vulkan GPU渲染管线是一个复杂的系统，它从原始的顶点数据开始，经过一系列处理阶段，最终生成像素颜色并显示在屏幕上。整个渲染管线可以分为多个阶段，每个阶段都有其特定的功能和目的。下面是Vulkan GPU渲染管线的主要阶段及其功能概述，特别关注于图元装配与光栅化阶段。

1. 输入组装阶段（Input Assembly）

输入组装阶段负责将顶点数据组织成图形渲染管线中后续阶段可以使用的几何形状。这个阶段包括选择要绘制的顶点，并决定这些顶点如何组合成图元（如三角形、线段等）。输入组装阶段由应用控制，通过设置顶点缓冲区和索引缓冲区来指定要使用的顶点数据以及顶点的连接方式。

2. 顶点着色阶段（Vertex Shader）

顶点着色阶段对输入的每一个顶点进行操作。顶点着色器通常用于转换顶点的位置、颜色、纹理坐标等属性。这个阶段可以根据需要执行任意的数学运算或逻辑运算，以修改顶点的数据。顶点着色器是可编程的，允许开发者编写自定义的着色器代码来实现各种视觉效果。

3. 几何着色阶段（Geometry Shader）

几何着色阶段允许开发者根据输入的图元动态生成新的图元。虽然不是所有GPU都支持几何着色器，但它提供了一种强大的方式来创建复杂的几何结构。几何着色器可以在运行时增加或减少图元的数量，这对于创建动态效果（如粒子系统）非常有用。

4. 图元装配阶段（Primitive Assembly）

图元装配阶段将顶点着色器输出的顶点组合成图元（如三角形、线条等），并准备这些图元进行光栅化。在这个阶段，如果启用了裁剪或剔除，则会进一步处理图元，例如剔除那些不在视锥体内的图元。

5. 光栅化阶段（Rasterization）

光栅化阶段将图元转换为像素。在这个过程中，图元被分解成像素片段，然后将这些片段发送到下一个阶段。光栅化还涉及到深度测试、模板测试等，以确定哪些像素应该被绘制，哪些不应该。此外，光栅化阶段还会产生片段，这些片段包含了图元的颜色信息和其他相关数据，准备进行后续的处理。

6. 片段着色阶段（Fragment Shader）

片段着色阶段针对光栅化产生的每个片段进行操作。这个阶段通常用于计算片段的颜色值，包括光照、纹理映射等。片段着色器也是可编程的，允许开发者实现复杂的视觉效果。片段着色器的输出通常是片段的颜色值，但也可以包含其他信息，如深度值。

7. 测试与混合阶段（Test & Blending）

在这个阶段，会对片段进行多种测试，包括但不限于深度测试、模板测试和alpha测试。这些测试决定了片段是否应该被丢弃或保留在最终图像中。如果片段通过了所有的测试，那么就会进行混合操作，将片段的颜色与已经存在于帧缓冲区中的颜色进行混合，生成最终的颜色值。

以上就是Vulkan GPU渲染管线的主要阶段。其中，图元装配阶段负责将顶点数据组装成图元，而光栅化阶段则将这些图元转换为像素，为后续的片段处理做好准备。这两个阶段共同工作，确保了从顶点数据到最终图像的正确转换。