Lecture 7：Shading 1(lllumination,Shading and Graphics Pipeline)

Visibility / occlusion 解决可见性和遮挡的问题

可见性，Z-buffering

Z-Buffer 深度缓存

Idea：

• Store current min. z-value for each sample (pixel)
• Needs an additional buffer for depth values
•  -- frame buffer stores color values
•  -- depth buffer (z-buffer)store depth  

利用深度缓存的想法维护遮挡信息，维护深度缓存算法即可，与顺序无关

更新示例

--对于MSAA来说，深度缓存应该针对的是采样点而不是像素点 

shading：着色

引入明暗的不同，引入颜色的不同

给物体施加材质的过程。包括光照和texture。

Blinn-Phong Reflectance Model  

specular高光：与观察方向有关  镜面反射相关
diffuse漫反射：与观察方向无关，光线打过来，均匀地反射到四面八方。比如墙面
ambient环境光：间接光照，可以设置为常数

着色具有局部性，比如下面这张图，它只考虑了光照和自己，不考虑其他物体的存在，没有阴影

漫反射 Diffuse Reflection

光线考虑衰减，I/r^2，实际衰减的是irradiance（单位面积的光的power）

max的作用，如果点乘是负数的话没有物理意义，所以直接记为0

物体有颜色是因为会吸收一部分颜色光，然后反射不吸收的颜色光。

考虑每一点有不同的吸收率 就是图中的系数 kd （表示成三通道的rgb）

不管从哪里观测，看到的应该都一样，因为漫反射是均匀的射向四面八方

Lecture 8: Shading 2 (Shading ,Pipeline and Texture Mapping)

高光 Specular Term（Blinn-Phong）

简化了吸收的计算--Blinn-Phong 还是一个经验模型

指数p的作用是为了更合理的模拟

常用的p是 150 ~ 200

环境光 Ambient Term

常数

着色频率

顶点求法线  -- 与这个顶点有关系的所有三角形的发现求平均，也可以加权平均（三角形大小不一样）

Graphics （Real - time Rendering） Pipeline  实时渲染管线

如何从场景到一张图，经历的过程就是管线 

图形渲染管线

• 三维空间顶点经过mvp矩阵变换，变成屏幕空间的顶点。
• 屏幕空间的顶点，经过三角形处理，组成三角形。
• 三角形经过光栅化，变成fragment（片元）。
• fragment经过shading，计算光照、纹理映射（比如采用布林冯模型、微表面模型，就在此处进行相应的计算），变成fragment。
• 带材质的fragment经过framebuffer（比如深度处理），变成屏幕上的图像。

*具体过程是，先进行mv矩阵变换，然后对顶点进行着色（包括法向量、纹理坐标、颜色等），之后投影矩阵变换，得到一个标准化立方体（正交投影得到标准立方体好理解，但其实透视投影得到的也是标准立方体，经过压缩之后的），之后经过视锥剔除这一步操作，避免不必要的时间消耗，此时得到的还是标准化立方体，顶点的坐标还是三维的，然后经过视口变换，得到对应屏幕大小的二维图像，此时的顶点包括所有需要的信息（包括法向量、纹理坐标、颜色等）。然后进入光栅化阶段，先进行三角形处理，对顶点与顶点之间做插值，然后做光栅化，对应到像素，然后做shadding（包括纹理映射），对像素着色，之后做可视化处理、alpha测试、模板测试等，上屏到显示设备

GPU -- 高度并行化的处理器

纹理映射

*重心坐标，用来做插值

参考文章：GAMES101 梳理 / 个人向图形学笔记-CSDN博客