商业Shader渲染——渲染本身

Posted 2021-11-04 avi9111

渲染如米饭，你真的吃懂了吗？

工作多年，原来没搞懂过，也没尝试去搞懂，渲染流程上的各种坐标转换

所以今天，侃侃渲染本身

好笑不？

好笑么?

你吃了那么多年米饭，你真的自己去种米，就算你家，你搞懂了米是怎么成为米的？

以下内容太精致了，所以只能一字不漏的抄，请仔细阅读

(删减了大部分，删减的内容包括了各种转换步骤的详细解释，各种硬扯的作者自认为好的例子，就好像谷种到米饭的过程，是可以有多一个步骤叫“双蒸”，这肯定有其可取之处，但是很多人终其一生都没吃过“双蒸”米饭，不也活的好好的，所以其实渲染的每个步骤不必全会和精通）

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在OPENGL中，为了将最终的3D的图像显示出来，其实做了很多坐标的转换，可以理解为3D->2D。 最后我们所能看到的图像展示是在所谓的NDC（标准化设备坐标(Normalized Device Coordinate,NDC)）。 这个坐标系规定了所有维度都在 (-1.0 , 1.0)之间。为了将坐标从一个坐标系变换到另一个坐标系，我们需要用到几个变换矩阵，最重要的几个分别是模型(Model)、观察(View)、投影(Projection)三个矩阵。我们的顶点坐标起始于局部空间(Local Space)，在这里它称为局部坐标(Local Coordinate)，它在之后会变为世界坐标(World Coordinate)，观察坐标(View Coordinate)，裁剪坐标(Clip Coordinate)，并最后以屏幕坐标(Screen Coordinate)的形式结束。具体的坐标系转换过程如下图：

1. 局部坐标是对象相对于局部原点的坐标，也是物体起始的坐标。
2. 下一步是将局部坐标变换为世界空间坐标，世界空间坐标是处于一个更大的空间范围的。这些坐标相对于世界的全局原点，它们会和其它物体一起相对于世界的原点进行摆放。
3. 接下来我们将世界坐标变换为观察空间坐标，使得每个坐标都是从摄像机或者说观察者的角度进行观察的。
4. 坐标到达观察空间之后，我们需要将其投影到裁剪坐标。裁剪坐标会被处理至-1.0到1.0的范围内，并判断哪些顶点将会出现在屏幕上。
5. 最后，我们将裁剪坐标变换为屏幕坐标，我们将使用一个叫做视口变换(Viewport Transform)的过程。视口变换将位于-1.0到1.0范围的坐标变换到由glViewport函数所定义的坐标范围内。最后变换出来的坐标将会送到光栅器，将其转化为片段。

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自己有兴趣再去具体了解每个环节吧，上面每个字都值得看，其他，说多了反而乱

SceneSpace

local 和 world 坐标（真的不要用中文翻译，要是用本地和世界坐标，关系思维，会容易把地理的城市坐标和中国坐标，就不是很容易理解了，中国坐标之外才是世界坐标啊，怎么直接本地就跳到世界了，那世界坐标之上呢？）其实英文很好理解的

SceneSpace就是我们最终在手机屏幕看到的坐标（感谢乔布斯，但是定SceneSpace坐标标准的这些人在指定这个渲染标准时，压根就不知道什么是手机，他们说的SceneSpace也可能是PC显示器的坐标)

ClipSpace 到 SceneSpace转换举例

希望可以加深理解这个环节