《Real-Time Rendering 3rd》
提炼总结
毛星云（浅墨）
2018 年 3 月
I
前言
在实时渲染和计算机图形学领域，《Real-Time Rendering》系列书籍一直备受推崇。有人说，它
是实时渲染的圣经，也有人说，它是绝世武功的目录。
其实《Real-Time Rendering》很像一整本图形学主流知识体系的论文综述，它涵盖了计算机图
形和实时渲染的方方面面，可做论文综述合集了解全貌，也可作案头工具书日后查用。
正因如此，初学者直接一字一句读它，其实多少学习坡度会比较陡峭。而在了解了对应内容的
大概概念之后，通过检索资料来进行延伸学习，或者在书中介绍晦涩难懂的时候，通过检索资
料从侧面来学习，效果会更佳。
对此，我写了一个系列专栏《【《Real-Time Rendering 3rd》 提炼总结】》，共 10 多篇文章，对
《Real-Time Rendering 3rd》一书中渲染相关的章节进行了核心内容的梳理，也加上了不少个
人的理解与总结。
该系列文章在知乎专栏和 CSDN 等站点发布以来，得到了不少朋友的赞许、鼓励与支持。在此，
对他们表达我衷心的感谢。
而本书，即是系列专栏《【《Real-Time Rendering 3rd》 提炼总结】》的合辑和汇编，全书共 9 万
7 千余字。你可以把它看做中文通俗版的《Real-Time Rendering 3rd》，也可以把它看做《Real-
Time Rendering 3rd》的解读版与配套学习伴侣，或计算机图形和实时渲染相关内容的入门以及
中阶读物，也可以作为快速检索的工具书之用。
本书的特点：
纯文字版 PDF，支持全文搜索、快速检索
按照纸质出版物的标准进行了排版
拥有高清的配图
有一点即达对应章节的详细目录
有精确到每章每节的书签，非常适合快速检索
在内容方面，全书按照系列专栏的顺序正序收录，分为十二章：
第一章 全书知识点总览
第二章 图形渲染管线
II
第三章 GPU 渲染管线与可编程着色器
第四章 图形渲染与视觉外观
第五章 纹理贴图及相关技术
第六章 高级着色：BRDF 及相关技术
第七章 延迟渲染的前生今世
第八章 全局光照：光线追踪、路径追踪与 GI 技术进化编年史
第九章 游戏开发中基于图像的渲染技术总结
第十章 非真实感渲染(NPR)相关技术总结
第十一章 游戏开发中的渲染加速算法总结
第十二章 渲染管线优化方法论：从瓶颈定位到优化策略
附录：《Real-Time Rendering 3rd》核心知识思维导图
也由于时间有限，水平有限，书中也许依然存在未发现的错误，敬请谅解。
当你觉得《Real-Time Rendering 3rd》英文原版硬啃不下来的时候，对照本书一起阅读，也许会
事半功倍。而对于想快速入门实时渲染的朋友，翻翻本书，应该也会有所收获。
希望这本书，能对热爱游戏开发，计算机图形学和实时渲染的朋友们有所帮助。
最后，如果你希望找到我，以下是我常活跃的站点和联系方式。
知乎：https://www.zhihu.com/people/mao-xing-yun
知乎专栏：https://zhuanlan.zhihu.com/game-programming
GitHub：https://github.com/QianMo
CSDN 博客：http://blog.csdn.net/poem_qianmo
微博：https://weibo.com/u/1723155442
邮箱：happylifemxy#163.com（#替换成@）
祝好。
浅墨
2018 年 3 月于深圳
目录
I
目录
第一章 全书知识点总览 ...................................................................................................................... 1
1.1 《Real-Time Rendering 3rd》其书 ....................................................................................... 1
1.2 相关背景 ................................................................................................................................. 3
1.3 《Real-Time Rendering 3rd》全书知识点总览 ................................................................... 3
1.4 包含宝藏的书本主页 ............................................................................................................. 5
第二章 图形渲染管线 .......................................................................................................................... 6
2.1 本章内容思维导图 ................................................................................................................. 7
2.1.1 章节框架思维导图 ...................................................................................................... 7
2.1.2 知识结构思维导图 ...................................................................................................... 7
2.2 核心内容分节提炼 ................................................................................................................. 8
2.2.1 图像渲染管线架构概述 .............................................................................................. 8
2.2.2 应用程序阶段 The Application Stage ......................................................................... 9
2.2.3 几何阶段 The Geometry Stage ................................................................................... 9
2.2.4 光栅化阶段 The Rasterizer Stage ............................................................................. 14
2.2.5 管线纵览与总结 ........................................................................................................ 17
2.3 本章内容提炼总结 ............................................................................................................... 18
2.3.1 应用程序阶段 ............................................................................................................ 18
2.3.2 几何阶段 .................................................................................................................... 18
2.3.3 光栅化阶段 ................................................................................................................ 19
第三章 GPU 渲染管线与可编程着色器 ........................................................................................... 20
3.1 本章内容图示 ....................................................................................................................... 21
3.1.1 章节框架图示 ............................................................................................................ 21
3.1.2 GPU 渲染管线流程图 ................................................................................................ 21
3.2 原书核心内容分节提炼 ....................................................................................................... 22
3.2.1 GPU 管线概述 ............................................................................................................ 22
3.2.2 可编程着色模型 ........................................................................................................ 23
3.2.3 可编程着色的进化史 The Evolution of Programmable Shading ............................ 25
3.2.4 顶点着色器 Vertext Shader ....................................................................................... 27
3.2.5 几何着色器 The Geometry Shader ........................................................................... 28
3.2.6 像素着色器 Pixel Shader .......................................................................................... 29
3.2.7 合并阶段 The Merging Stage ................................................................................... 30
3.2.8 效果 Effect ................................................................................................................. 30
3.3 本章内容提炼总结 ............................................................................................................... 31
第四章 图形渲染与视觉外观 ............................................................................................................ 33
目录
II
4.1 导读 ....................................................................................................................................... 33
4.2 渲染与视觉物理现象 ........................................................................................................... 34
4.3 光照与材质 ........................................................................................................................... 35
4.3.1 光照现象：散射与吸收 ............................................................................................ 35
4.3.2 表面 ............................................................................................................................ 36
4.4 着色 ....................................................................................................................................... 37
4.4.1 着色与着色方程 ........................................................................................................ 37
4.4.2 三种着色处理方法 .................................................................................................... 38
4.5 抗锯齿与常见抗锯齿类型总结 ........................................................................................... 39
4.5.1 超级采样抗锯齿（SSAA） ...................................................................................... 39
4.5.2 多重采样抗锯齿（MSAA） .................................................................................... 40
4.5.3 覆盖采样抗锯齿（CSAA） ..................................................................................... 40
4.5.4 高分辨率抗锯齿（HRAA） ..................................................................................... 40
4.5.5 可编程过滤抗锯齿（CFAA） .................................................................................. 41
4.5.6 形态抗锯齿（MLAA） ............................................................................................ 41
4.5.7 快速近似抗锯齿（FXAA） ..................................................................................... 41
4.5.8 时间性抗锯齿（TXAA） ......................................................................................... 41
4.5.9 多帧采样抗锯齿（MFAA） ..................................................................................... 42
4.6 透明渲染与透明排序 ........................................................................................................... 42
4.6.1 透明渲染 .................................................................................................................... 42
4.6.2 透明排序 .................................................................................................................... 42
4.7 伽玛校正 ............................................................................................................................... 44
4.8 Reference ................................................................................................................................ 44
第五章 纹理贴图及相关技术 ............................................................................................................ 46
5.1 导读 ....................................................................................................................................... 47
5.2 纹理管线 The Texturing Pipeline ......................................................................................... 48
5.2.1 投影函数 The Projector Function ............................................................................. 49
5.2.2 映射函数 The Corresponder Function ...................................................................... 52
5.3 体纹理 Volume Texture ....................................................................................................... 53
5.4 立方体贴图 Cube Map ......................................................................................................... 53
5.5 纹理缓存 Texture Caching ................................................................................................... 55
5.5.1 最近最少使用策略（Least Recently Used ,LRU） ................................................. 56
5.5.2 最近最常使用策略（Most Recently Used，MRU） .............................................. 56
5.5.3 预取策略（Prefetching） ......................................................................................... 56
5.5.4 裁剪图策略（Clipmap） .......................................................................................... 56
5.6 纹理压缩 Texture Compression ............................................................................................ 57
5.6.1 DXT1 .......................................................................................................................... 58
5.6.2 DXT3 .......................................................................................................................... 58
5.6.3 DXT5 .......................................................................................................................... 58
