(注：此文以个人知识框架为基础拓开，为方便后期回顾，在保留原课程内容框架的基础上，个别概念的介绍可能过于简单，感兴趣读者可到 GAMES 平台深入学习)

Rasterization

Different raster displays(略)

Rasterizing a triangle

Antialiasing（反走样）

Sampling theory

Antialiasing in practice

Occlusions and Visibility（深度缓冲）

Visibility / occlusion - Z-buffering

作业2

题目简单介绍

核心代码

1.判断像素点是否在三角形内：

2.对场景内的三角形做 z-buffer 深度缓冲

3.MSAA处理：

效果图

Rasterization

Different raster displays(略)

Rasterizing a triangle

(三角形生万物~~)

判断点在三角形内：

做叉积，结果同正或同负，表示点在三条边同侧，即点在三角形内。

注：cross(P0Q,P0p1) -> left；cross(P1Q,P1P2) -> left； cross(P2Q,P2P0) -> right

Antialiasing（反走样）

Sampling theory

(黑话)artifacts:一切不准确，看起来不太对的结果
采样的存在的问题：

Jaggies(锯齿)

Moiré Patterns(摩尔纹)：去掉图片的奇数行和奇数列后按照图片原尺寸显示。

wagonWagon Wheel Illusion(转轮错觉)：人眼在时间上采样跟不上转速，而产生的转轮反向旋转的错觉。

3.傅里叶变换，过程不赘述，这里主要是为了给处理 aliasing 的两种方案提供理论基础：

(1)提高采样率(采样的本质是对频域上频谱的重复搬移，时域上采样越稀疏，对应频域上频谱上的搬移越密集,频谱混叠的部分越多，于是产生的 aliasing 越明显)；

(2)反走样：先做模糊（对信号做低通滤波，拿掉高频信号），再采样。换句话说，既然你频谱混叠会产生 aliasing 那我就把混丢部分(高频信号)给你拿掉：

Antialiasing in practice

MSAA(Multi-Sample Anti-Aliasing)/ Supersampling:在一个像素内用更多采样点进行超采样。

业内反走样里程碑：

(1)FXAA (Fast Approximate AA);快速近似抗锯齿：在图像层面对锯齿做后期处理。

(2)TAA (Temporal AA):一种基于时间的优化，当前帧复用上一帧像素的值（在 RTRT 也有相关应用）。

Occlusions and Visibility（深度缓冲）

Visibility / occlusion - Z-buffering

概念：以由远到近的顺序对场景中的物体的 Z 值做深度缓冲，同像素，近物覆盖远物。
开销：需要一个额外的 buffer，颜色值存 framebuffer；深度值存 depth buffer(z-buffer)。
other:z-buffer 无法处理透明物体
Algorithm：complex:O(n)

作业2

作业2原链接

题目简单介绍

基于作业1空间转换的基础上，光栅化多个三角形，并对三角形内的像素进行深度插值处理，并对结果 antialiasing.

核心代码

1.判断像素点是否在三角形内：

/// <summary>
/// 判断像素点是否在三角形内
/// </summary>
/// <param name="x">像素点 x</param>
/// <param name="y">像素点 y</param>
/// <param name="_v">三角形三个顶点</param>
/// <returns></returns>
static bool insideTriangle(float x, float y, const Vector3f* _v)
{// TODO : Implement this function to check if the point (x, y) is inside the triangle represented by _v[0], _v[1], _v[2]// 利用向量叉积的结果，判断像素点在三边同侧，即表示点在在三角形内Eigen::Vector3f x1 = _v[0];Eigen::Vector3f x2 = _v[1];Eigen::Vector3f x3 = _v[2];// 三角形三边对应向量Eigen::Vector3f x1x2;Eigen::Vector3f x2x3;Eigen::Vector3f x3x1;x1x2 = { x2.x() - x1.x(), x2.y() - x1.y(), 0 };x2x3 = { x3.x() - x2.x(), x3.y() - x2.y(), 0 };x3x1 = { x1.x() - x3.x(), x1.y() - x3.y(), 0 };// 像素点与三角形三顶点相连对应向量Eigen::Vector3f x1p;Eigen::Vector3f x2p;Eigen::Vector3f x3p;x1p ={ x - x1.x(), y - x1.y(), 0};x2p = { x - x2.x(), y - x2.y(), 0 };x3p = { x - x3.x(), y - x3.y(), 0 };// 向量叉乘，取z轴判断正负float crs1 = x1x2.cross(x1p).z();float crs2 = x2x3.cross(x2p).z();float crs3 = x3x1.cross(x3p).z();return (crs1 > 0 && crs2 > 0 && crs3 > 0) || (crs1 < 0 && crs2 < 0 && crs3 < 0);
}

2.对场景内的三角形做 z-buffer 深度缓冲

/// <summary>
/// Screen space rasterization
/// </summary>
/// <param name="t">the triangle need to rasterize</param>
void rst::rasterizer::rasterize_triangle(const Triangle& t) {auto v = t.toVector4();// compute the bounding boxint max_x = MAX(v[0].x(), MAX(v[1].x(), v[2].x()));int max_y = MAX(v[0].y(), MAX(v[1].y(), v[2].y()));int min_x = MIN(v[0].x(), MIN(v[1].x(), v[2].x()));int min_y = MIN(v[0].y(), MIN(v[1].y(), v[2].y()));for (int x1 = min_x; x1 <= max_x; x1++) {for (int y1 = min_y; y1 <= max_y; y1++) {if (insideTriangle(x1 + 0.5, y1 + 0.5,t.v)) {// 计算点在三角形内的中心坐标，关于下面的插值算法可参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/140926917auto [alpha, beta, gamma] = computeBarycentric2D(x1, y1, t.v);float w_reciprocal = 1.0 / (alpha / v[0].w() + beta / v[1].w() + gamma / v[2].w());float z_interpolated = alpha * v[0].z() / v[0].w() + beta * v[1].z() / v[1].w() + gamma * v[2].z() / v[2].w();z_interpolated *= w_reciprocal;if (depth_buf[get_index(x1, y1)] > z_interpolated) {depth_buf[get_index(x1, y1)] = z_interpolated;// 更新 z-buffer 深度值set_pixel({ (float)x1,(float)y1,1 }, t.getColor()); // 更新 frame-buffer 颜色值}}}}
}

3.MSAA处理：

/// <summary>
/// Screen space rasterization(super sampling)
/// </summary>
/// <param name="t">the triangle need to rasterize</param>
void rst::rasterizer::super_rasterize_triangle(const Triangle& t) {auto v = t.toVector4();// compute the bounding boxint max_x = MAX(v[0].x(), MAX(v[1].x(), v[2].x()));int max_y = MAX(v[0].y(), MAX(v[1].y(), v[2].y()));int min_x = MIN(v[0].x(), MIN(v[1].x(), v[2].x()));int min_y = MIN(v[0].y(), MIN(v[1].y(), v[2].y()));for (int x1 = min_x; x1 <= max_x; x1++) {for (int y1 = min_y; y1 <= max_y; y1++) {int inner = 0;// 一个像素16个点进行超采样for (int sx = 0; sx < 4; sx++) {for (int sy = 0; sy < 4; sy++) {if (insideTriangle(x1 + 0.125 + 0.25 * sx, y1 + 0.125 + 0.25 * sy, t.v)) {inner++;}}}if (inner > 0) {//计算三角形重心坐标auto [alpha, beta, gamma] = computeBarycentric2D(x1, y1, t.v);float w_reciprocal = 1.0 / (alpha / v[0].w() + beta / v[1].w() + gamma / v[2].w());float z_interpolated = alpha * v[0].z() / v[0].w() + beta * v[1].z() / v[1].w() + gamma * v[2].z() / v[2].w();z_interpolated *= w_reciprocal;if (depth_buf[get_index(x1, y1)] > z_interpolated) {depth_buf[get_index(x1, y1)] = z_interpolated;// 更新 z-buffer 深度值set_pixel({ (float)x1,(float)y1,1 }, t.getColor() * (inner / 16.f));// 更新 frame-buffer 颜色值}}}}
}

效果图

1.正常光栅化

2.MSAA 处理后的效果对比：

GAMES-101-个人总结归纳-Rasterization相关推荐

Games 101（forth_part）
Games 101 学习笔记 – Geometry Applications of Textures In modern GPUs , texture = memory + range query ( ...
【GAMES 101】作业3的实现和思考
文章目录作业要求代码实现 rasterize_triangle phong_fragment_shader texture_fragment_shader bump_fragment_shader ...
计算机图形学新篇章——Games 101环境搭建
提示:文章写完后,目录可以自动生成,如何生成可参考右边的帮助文档文章目录前言一.如何搭建games 101学习环境 1.visual code 配置 2.MinGW安装 3.Cmake安装 4. ...
[Games 101] Lecture 06 Rasterization 2 (Antialiasing and Z-Buffering)
Rasterization 2 (Antialiasing and Z-Buffering) Sampling theory Sampling Artifacts in Computer Graphi ...
菜鸟的GAMES图形学笔记 Lecture 6:Rasterization 2 (Antialiasing and Z-Buffering)
资料来自链接: GAMES:101 M李丽 Heinrich 阮一峰的网络日志麻花团子松下J27 阿姆斯特朗维基百科 Sampling Artifacts(Errors/Mistakes/In ...
[Games 101] Lecture 13-16 Ray Tracing
Ray Tracing Why Ray Tracing 光栅化不能得到很好的全局光照效果软阴影光线弹射超过一次(间接光照) 光栅化是一个快速的近似,但是质量较低光线追踪是准确的,但是较慢 Ras ...
Games 101 shading part 03 纹理
shading part 03 纹理映射: 重心坐标重心坐标的计算: 使用重心坐标插值重心坐标的缺陷纹理的应用(Applying Textures) 纹理太小时解决方法 - 双线性插值(Bil ...
图形学基础笔记II：多边形光栅化算法和显卡三角形光栅算法
为什么三角形就够了实际对于 3D 来说肯定全是基于三角形的 geometry - OpenGL: Is it more efficient to use GL_QUADS or GL_TRIANGL ...
【GAMES101 作业4】贝塞尔曲线+反走样
一.样例函数naive_bezier解读函数名为"简单贝塞尔曲线". 传入的参数有2,其中: const std::vector<cv::Point2f> & ...

GAMES-101-个人总结归纳-Rasterization

Rasterization

Different raster displays(略)

Rasterizing a triangle

Antialiasing（反走样）

Sampling theory

Antialiasing in practice

Occlusions and Visibility（深度缓冲）

Visibility / occlusion - Z-buffering

作业2

题目简单介绍

核心代码

1.判断像素点是否在三角形内：

2.对场景内的三角形做 z-buffer 深度缓冲

3.MSAA处理：

效果图

GAMES-101-个人总结归纳-Rasterization相关推荐

最新文章

热门文章