分别调用多少次vertex-shader、geometry-shader和fragment-shader来绘制一帧？

Question

为了绘制一帧，或者说给定一个顶点数组，当这个数组在着色程序的各个阶段传递和通过时，前一个阶段和后一个阶段之间是否存在严格的对应关系？

例如。给定 3 个顶点 (0,1,0) , (1,1,0) , (1,0,0) ，如果它是 vec3 aPos 中的 layout (location = 0);，vertex-shader 将执行 3 次 写在着色器的顶部。因为顶点着色器会针对每个顶点执行（由顶点属性决定有多少个顶点，所以即使一开始有6个vector3类型的变量，如果一半变量视为正常，VS仍然会执行3次）一个顶点）

我不知道 GS 会执行多少次，因为与输入相比，GS 后可以生成更多顶点。那FS呢？

我知道 FS 之前有光栅化。它将模拟信号（εR。保真度仅受浮点大小限制）转换为数字信号（我们的屏幕，受像素数量限制）。三角形与 FS 在该三角形上执行的次数之间是否存在对应关系，就像给定一个三角形（3 个向量）一样，程序将对其进行光栅化，并且 FS 将执行的次数等于覆盖区域中有多少像素）？

或者FS执行的总次数是否等于屏幕尺寸的像素数，就像用滚轮覆盖墙壁一样？

编辑：我猜 GS 是按原语执行的。因为您有一组表示一个基元中的多个顶点的结构体。

Answer 1

顶点着色器运行的次数与您指定为

glDrawArrays

最后一个参数（该参数称为

count

）的次数相同。

几何着色器运行的次数与您拥有的图元（点、线、三角形）一样多。但是，请记住，曲面细分着色器（如果有的话）通常会增加图元的数量。

理论上，片段着色器的运行次数大致与基元覆盖的像素数相同。然而，这有点复杂，因为很多因素都会影响这一点。如果启用深度测试或模板测试，GPU（很可能）不会在测试失败的像素上运行片段着色器。显然，GPU 不会对您使用

glViewport

设置的视口之外的像素进行光栅化。当您使用多重采样或保守光栅化时，片段着色器可能会运行更多次。还有一件更重要的事情：GPU 无法光栅化单个像素，它以 2x2 为单位进行光栅化，以便您可以使用导数。

假设您有一个包含 6 个顶点的顶点缓冲区。如果您使用 6 的

glDrawArrays

来调用

count

，则无论您使用哪种基元模式，顶点着色器都将运行 6 次。如果您使用

GL_POINTS

调用它，几何着色器将运行 6 次，因为您单独绘制所有顶点。如果用

GL_LINES

调用它，几何着色器将运行 3 次，因为每条线都由 2 个顶点组成。如果用

GL_TRIANGLES

调用它，几何着色器将运行 2 次，因为每个三角形都由 3 个顶点组成。片段着色器取决于。例如，如果您有更高分辨率的屏幕，它会运行更多次，因为相同的基元覆盖更多像素，但同样，这取决于我之前提到的很多配置。

因此很难说出片段着色器调用的数量，尤其是对于复杂的场景。幸运的是，您可以在 OpenGL 中使用参数

GL_SAMPLES_PASSED

创建一个查询对象，并且可以让 OpenGL 计算深度测试中通过的像素数。

由于片段着色器通常是性能最重的着色器阶段（并且通常运行次数最多），因此尽可能少地运行它非常重要。例如，某些游戏引擎根据距相机的距离对网格进行排序，并首先渲染较近的网格，因为靠近相机的网格可能会覆盖较远的网格。但是还有很多其他方法可以减少片段着色器调用的数量，例如遮挡剔除、动态分辨率缩放、棋盘渲染、图像放大（例如 DLSS、FSR 或 XeSS）等。