【连载】IOS开发-图形渲染(一)

图形渲染原理摘要

在iOS开发中，理解图形渲染原理是关键，包括图形渲染机制、离屏渲染、png图片渲染等。本文概述了屏幕图像显示原理、渲染部件、GPU渲染流水线、帧缓冲区、渲染机制、图片撕裂及视频卡顿等核心概念。

屏幕图像显示原理

屏幕图像显示发展分为随机扫描与光栅扫描两阶段。随机扫描允许电子束自由移动，适合绘制简单图形。光栅扫描则是电子束按固定路径逐行扫描，适合绘制复杂图形。

渲染的部件

图形渲染主要由GPU（图形处理器）完成，而不是CPU。GPU擅长处理大规模并发计算，适合图形渲染这类简单运算。不过，iOS平台的png图片解码是由CPU完成。

GPU渲染流水线

GPU渲染流水线包含六个阶段：顶点着色器、形状装配、几何着色器、光栅化、片段着色器和测试与混合。经过这些步骤，最终形成可显示的图片。

帧缓冲区

渲染后的数据存入帧缓冲区，然后由显示控制器处理以在屏幕上显示。帧缓冲区是包含完整视频帧所有像素数据的内存缓冲区。

渲染机制

以UIButton设置背景图片为例，渲染过程涉及调用Core Animation框架、OpenGL ES/Metal底层库，由GPU处理后形成位图并存入帧缓冲区，最后屏幕显示。

图片撕裂和视频卡顿

图片撕裂发生在显示控制器在扫描时拿到不同帧的数据。垂直同步信号可避免此问题。视频卡顿是由于CPU/GPU未完成新一帧渲染导致。iOS设备通过垂直同步信号和双缓冲区解决这些问题。

参考资料

本文参考了《深度好文：关于图形渲染以及离屏渲染》等资料。

END

有兴趣请关注程序员华仔。