GPU图形处理器面临什么问题?大佬带你看GPU渲染过程

一直以来，GPU都是大家的关注焦点之一。因此针对大家的兴趣点所在，小编将为大家带来GPU图形处理器的相关介绍，详细内容请看下文。

一、GPU计算能力和计算模式方面的问题

当前 GPU 的基础 ———传统 Z-buffer 算法不能满足新的应用需求。在实时图形和视频应用中，需要更强大的通用计算能力，比如支持碰撞检测、近似物理模拟;在游戏中需要图形处理算法与人工智能和场景管理等非图形算法相结合。当前的GPU 的体系结构不能很好地解决电影级图像质量需要解决的透明性、高质量反走样、运动模糊、景深和微多边形染色等问题，不能很好的支持实时光线跟踪、Reyes(Renders everything you ever saw) 等更加复杂的图形算法，也难以应对高质量的实时3D图形需要的全局光照、动态和实时显示以及阴影和反射等问题。需要研究新一代的 GPU 体系结构突破这些限制。随着 VLSI 技术的飞速发展 ，新一代 GPU芯片应当具有更强大的计算能力 ，可以大幅度提高图形分辨率、场景细节 (更多的三角形和纹理细节)和全局近似度。图形处理系统发展的趋势是图形和非图形算法的融合以及现有的不同染色算法的融合。新一代的图形系统芯片需要统一灵活的数据结构、新的程序设计模型、多种并行计算模式。我们认为发展的趋势是在统一的、规则并行处理元阵列结构上，用数据级并行、操作级并行和任务级并行的统一计算模式来解决当前图形处理系统芯片面临的问题。

二、GPU图形处理器渲染过程

GPU渲染流水线，是硬件真正体现渲染概念的操作过程，也是最终将图元画到2D屏幕上的阶段。GPU管线涵盖了渲染流程的几何阶段和光栅化阶段，但对开发者而言，只有对顶点和片段着色器有可编程控制权，其他一律不可编程。

简单总结GPU管线，这阶段中主要是对图元进行操作。首先，将由应用阶段加载到显存中的顶点数据(由drawCall指定后)作为输入传递给顶点着色器。接着，顶点着色器首先对图元的每个顶点设置模型视图变换及投影变换(即右乘MVP矩阵)，然后将变换后的顶点按照摄像机视椎体定义(即透视投影，或正投影)进行裁剪，将不在视野内的顶点去掉并剔除某些三角面片。最后到几何阶段的屏幕映射，负责把修改过的图元的坐标转换到屏幕坐标系中(即投影到屏幕上)。

到光栅化阶段，这一阶段主要目的是将每个图元转换为多个片段，并生成多个片段的位置，由片段着色器负责计算每个片段的颜色值。同时，在这阶段片段着色器通常会要求输入纹理，从而对每个片段进行着色贴图。每个片段在被发送到帧缓冲区之前，还会经历一些操作，这些操作可能会修改片段的颜色值，其中包括深度测试，模板测试，像素所有权测试，与当前缓冲区相同位置颜色混合等等。

最后，帧缓冲区内容被交换到屏幕进行显示。

三、手机的强制进行GPU渲染是什么

安卓的软件应用的界面可以使用cpu或gpu渲染，包括桌面。由于gpu处理图形比cpu好，所以gpu渲染应用的界面会更流畅，同时减轻cpu的负担。gpu强制渲染就是hwa(hard ware acceleration硬件加速)的一种，能够得到更好的优化。

在安卓3.0前，安卓都没有强制gpu渲染，应用在运行前会多了一个检测，检查应用是否支持gpu加速hwa，然后采用应用默认的cpu渲染或gpu渲染的方式。

在3.0之后，安卓在开发者选项里增加了强制gpu渲染，开启Force GPU Rendering之后，系统不再检查软件是否支持HWA，一律使用GPU渲染界面，不仅减少检测hwa的环节，充分利用gpu，减轻cpu的负担，软件和桌面提高帧数，变得更流畅。

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