【3d】Real-Time Rendering 3rd 笔记1:图形渲染管线

本文详细介绍了图形渲染管线的三个阶段:应用程序阶段、几何阶段和光栅化阶段。在应用程序阶段,处理包括摄像机位置、光照和模型图元等;几何阶段则涉及模型视图变换、顶点着色、投影、裁剪和屏幕映射;光栅化阶段通过三角形遍历和融合等操作,将二维顶点转换为屏幕像素。整个渲染过程决定了3d图像的生成和绘制速度。

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图形渲染管线的主要功能

  • 图形渲染管线的主要功能就是决定在给定虚拟相机、三维物体、光源、照明模式,以及纹理等诸多条件的情况下,生成或绘制一幅二维图像的过程。在概念上可以将图形渲染管线分为三个阶段:应用程序阶段、几何阶段、光栅化阶段。

2.3.1应用程序阶段

  • 应用程序阶段的主要任务,是将需要绘制图元输入到绘制管线的下一个阶段,以及实现一些软件方式来实现的方法。主要方法有碰撞检测、加速算法、输入检测,动画,力反馈以及纹理动画,变换仿真、几何变形,以及一些不在其他阶段执行的计算,如层次视锥裁剪等加速算法。
  • 对于被渲染的每一帧,应用程序阶段将摄像机位置,光照和模型的图元输出到管线的下一个主要阶段,即几何阶段。

2.3.2几何阶段

  • 几何阶段主要负责大部分多边形操作和顶点操作,可以将这个阶段进一步划分成如下几个功能阶段:模型视点变换、顶点着色、投影、裁剪、屏幕映射。这些功能阶段的主要功能如 下:
    ?【模型和视图变换阶段】:模型变换的目的是将模型变换到适合渲染的空间当中,而视图变换的目的是将摄像机放置于坐标原点,方便后续步骤的操作。
    ?【顶点着色阶段】:顶点着色的目的在于确定模型上顶点处材质的光照效果。
    ?【投影阶段】:投影阶段是将模型从三维空间投射到二维的空间中的过程。投影阶段也可以理解为将视体变换到一个对角顶点分别是(-1,-1,-1)和(1,1,1)单位立方体内的过程。
    ?【裁剪阶段】裁剪阶段的目的,是对部分位于视体内部的图元进行裁剪操作。
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