图形学的作用
作用：做CG, 做动画, 做仿真
主流的两种方法
实时渲染 → 追求 实时性, 效率
- 游戏这种
离线渲染 → 追求 真实性, 质量
- 影视特效
- 三维动画
实时渲染的流程
三维物体的表示
有三种表示方式:
- 在自己的坐标系中
- 比如 一个立方体，以个顶点定为x，剩下所有的点都可以算出来（相对x）
- 类似 ios 中视图的 bounds 本地坐标系
- 在世界中的坐标系中
- 在投影平面中
- (视像头/照片, 人眼, 屏幕)视角
如何算出在平面上的投影坐标:
- 一个三维点经过自己的坐标的转换,
- 再经过世界坐标的转换,
- 再经过投影坐标的转换,
- 最后得到二维平面上投影坐标的点;
操作如下:
- 在世界坐标系中, 将物体的形变(rotation, translation, scale, skew)累乘起来, 得到矩阵1
- 通过一些视角参数(3个顶点), 确定一个视角坐标系, 即视图矩阵
- 通过投影参数, 得到一个投影矩阵
- 矩阵1 * 视图矩阵 * 投影矩阵, 得到转换矩阵
- 物体在自己坐标系的每个点, 换算成在世界坐标系中对应的坐标, 再应用转换矩阵得到在二维平面的点
三维物体在屏幕上显示的整个流程
- 显示三维物体需要: 顶点数据 和 贴图
- 每个顶点数据对应贴图一个二维坐标, 顶点通过贴图可以拿到颜色;
- 顶点数据中, 每三个顶点确定一个小三角形, 把三维模型看作是一堆小三角形;
- 每个小三角形应用 光照, 阴影等滤镜效果得到新的小三角形;
- 把每一个新的小三角形投影到二维平面, 然后绘制平面上的三角形, 得到三维模型的投影;
光照
@Td
贴图
@Td
可编程管线
可编程管线 着色器 pipeline
可理解为：GPU汇编
作用：
- vertext shader: 顶点 → 时空扭曲
- fragment shader(pixel shader): 对每个像素做处理
主流技术：
- OpenGL
- 显卡驱动提供 OpenGL api
- OpenGL ES
- 阉割版, 用在手机上
- WebGL
- 把 OpenGL ES 放在浏览器上
- Next-generation 3D Graphics on the Web
- DirectX
- 与 OpenGL 竞争的东西
动画
@Td