Games101笔记——Lecture7:Shading 1 (Illumination, Shading and Graphics Pipeline)

Lecture7: (Illumination, Shading and Graphics Pipeline)

• 今日内容：
  • 先补上深度缓冲的内容！
  • 再讲着色内容！

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深度缓冲

• 画家算法，从远到近画就完了！会覆盖。
• 但是在三维中呢，比如一个立方体，绘制其各个面的顺序很容易影响结果。
• 一定程度上画家算法没毛病，把物体深度排序就完了，O(n log n)呗。
• 但是有种特殊情况，比如三个三角形两两彼此循环覆盖，没法定义它们间的深度关系！
• 为了解决上述问题，引入了深度缓冲（Z-Buffer）
  • 对于每个像素，记录一个深度缓冲值，最小的深度值
  • 相当于多出来一个 depth buffer 图作为深度缓存
  • 当然还有用来存图的 frame buffer
    
  • 深度缓存算法的思想
    
  • 一个简单例子
    
  • 深度缓存的算法复杂度
    • 对于n个三角形为O(n)
    • 这并不是排序算法，而只是对每个像素求一个最小值
  • 在假设不存在深度相同的三角形的情况下（现实中也比较罕见），该算法与三角形的绘制顺序无关
  • 广泛应用在硬件GPU中
  • Z-Buffer处理不了透明物体！

Shading

• 到此位置我们都讲啥勒
  • MVP+光栅化！
    
  • 我们现在能干这个
    
  • 我们期待的是这个
    
  • 世界是五彩缤纷滴，需要我们去着色（Shading）！
• 着色的定义！
  • 本课中的定义，对不同物体应用不同材质的过程！

Blinn-Phong Reflectance Model：最基础的着色模型

• 三种光照：
  • Specular highlights
  • Diffuse reflection
  • Ambient lighting
• 分析三部分就完事儿了！
• 分析一波！shading point处于平面上，向量都是单位的，还要定义表面的参数
  
• shading是local的，我们不考虑这个点是不是在阴影内，只看他自己，观测和光照位置
• Diffuse reflection
  • 漫反射，光线在这点平均反射到各个方向去
  • 表面朝向和光照有夹角时，表面法线呵光线夹角越大，单位光强越小——兰伯特余弦定律，四季的原因正是此
  • 能量衰减！比如对于点光源！由于距离产生！想象一个球壳！
    
  • 直接来吧！
    
  • Kd是漫反射系数，描述了这一点的颜色！
  • 漫反射意味着，无论从什么角度去看都一样！
    
• 这节预定内容没讲完，下节课继续！
• 布林冯是个经验模型，并不是符合实际的物理模型！