技美百人计划（图形）

图形 1.1 渲染流水管线2.1数学基础

很早之前就有关注百人计划这个系列的课程，也跟着看到了2.几的教学但是一直没有写笔记，最近看到百人计划已经快更新完毕了，决定从头看一遍然后补补笔记和作业。

整体流程

1，应用阶段：粗粒度剔除，进行渲染设置，准备基本数据，输出到几何阶段（CPU）
2，几何阶段：顶点着色器，曲面细分，几何着色器，顶点裁剪，屏幕映射（GPU）
3，光栅化阶段：三角形（点/线）设置，三角形（点/线）遍历，片段着色器（GPU）
4,逐片源操作：裁剪测试，透明度测试，深度测试，模板测试，混合（常用的分法将逐片源操作分类到（3）光栅化阶段）（GPU）
5，后处理

一、应用阶段（CPU）

1.准备场景需要的数据

场景物体数据

物体变换数据（位置，旋转，缩放）
物体网格数据（顶点位置，UV贴图）

摄像机数据

位置，方向，远近裁剪面
正交/透视
视口比列/尺寸

光源及阴影数据

设置光源

 - 方向光（颜色，方向）- 点光源（颜色，位置，范围）- 聚光源（颜色，位置，方向，内外圆锥角）

设置阴影

 - 是否需要阴影（判断该光源可见范围内是否有可投射阴影的物体）- 阴影参数- 对应的光源序号- 阴影强度- 级联参数- 深度偏移（优化相关）- 近平面偏移（优化相关）

逐光源绘制阴影贴图

    - 近平面偏移- 逐级联- 计算当前光源+级联对应的观察矩阵，投影矩阵，以及对应到阴影贴图里的视口区域- 绘制到阴影贴图

其他全局数据

2，加速算法，粗粒度剔除

碰撞检测
加速算法
遮挡剔除
- 可见光裁剪
- 可见场景物体裁剪
  - 八叉树
  - BSP树
  - K-D树
  - BVH
  - 其他算法

渲染侧设置，准备渲染参数（多参考Unity）

绘制设置

使用着色器
合批方式

绘制物体的顺序

相对相机的距离
材质RenderQueue
UICanvas
其他方式等

渲染目标（输出到哪）

Framebuffer
RenderTexture

渲染模式

前向渲染
延迟渲染

调用Drawcall 输出渲染图元到显存

顶点数据

位置
颜色
法线
纹理UV坐标
其他顶点数据

其他数据

MVP变换矩阵
纹理贴图
其他数据

几何阶段（GPU）

顶点着色器

坐标系变换(视图变换)

模型坐标系到世界坐标系（MVP（M））
世界坐标系到观察坐标系（视锥）（MVP（V））
投影变换得到投影坐标系（为2D3D投影做准备）（MVP（P））
正交
透视

顶点矩阵

曲面细分（可选）

外壳着色器
曲面细分
域着色器

几何着色器

基于图元操作

投影

将坐标的的xyz除w（NDC）

正交（w始终为1）
透视（w近小远大）

裁剪

将超出-1~到1的点丢掉（设备坐标系在OpenGL和D3D下面是不一样的，在open GL中，xyz三个维度都是-1到1而D3D中只有xy是-1到1而z是0-1）

CVV
正面剔除或背面剔除（可配置）

屏幕映射

从连续到离散
坐标系差异（标准坐标系到屏幕坐标系从0-1到输出设备的长和宽）openGL原点在左下D3D在左上

光栅化阶段

三角形设置（计算图元边界信息）

计算微分、边方程和其他三角形数据

三角形遍历（检查被三角形边界覆盖的像素对所有像素进行插值）

抗锯齿（MSAA）

SSAA

 - 渲染到一个分辨率放大n倍的buffer- 对放大n倍的buffer下采样

MSAA

在光栅化阶段
计算多个覆盖样本

FXAA/TXAA

后处理阶段

逐片元操作（GPU）

片元作色
颜色混合
- 透明度测试
- 模板测试
- 深度测试
- 混合
目标缓冲区

后处理

Bloom
HDR
FXAA
Deph of View
边缘检测
径向模糊

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技美 百人计划 （图形）1.1渲染流程

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