渲染管道1

渲染管道是计算机图形学中的核心概念，用于将3D模型转化为我们在屏幕上看到的2D图像。在这个简要的概述中，我们将深入探讨渲染管道的三个主要阶段：顶点着色器、光栅化和像素着色器。 1. **顶点着色器**： 顶点着色器是渲染管道的第一个阶段，它处理3D模型的几何信息。在这个阶段，每个顶点都会经过一系列变换，如模型空间到世界空间、世界空间到视图空间以及视图空间到裁剪空间的转换。在描述中提到，作者打算采用Gouraud着色来处理顶点光照，这是一种简单的方法，通过计算每个顶点的颜色，然后在相邻像素之间进行线性插值来得到平滑的表面效果。虽然不使用切线空间，作者采用了不同的投影方法，齐次裁剪空间的Z坐标线性分布在[0,1]上，不同于通常的1/Z映射。 2. **光栅化**： 光栅化是将3D几何形状转化为2D像素的过程。在这个阶段，3D物体被分解为像素的集合，以便在屏幕上显示。作者提到不使用抗锯齿技术，而是采用简单的截断取整来处理浮点数值。对于线的绘制较为简单，但三角形的填充较为复杂。作者打算使用扫描线算法，从上到下逐行扫描并填充。计算三角形的边与扫描线的交点，然后进行插值处理。这种方法需要解决线与三角形的交点计算问题，以及如何有效地存储和使用这些交点信息来填充像素。 插值过程中，为了进行双线性插值，需要找到像素在三角形内的位置（s, t）系数。这可以通过解线性方程组得到，基于三角形内任意点P和两个基底向量v1和v2来计算。一旦得到s和t，就可以对顶点属性进行插值，包括颜色和深度值。 3. **像素着色器**： 在光栅化之后，像素着色器负责计算每个像素的最终颜色。在这个阶段，可以应用纹理贴图、光照、雾效等高级效果。像素着色器可以访问每个像素的插值属性，例如颜色和深度，以及纹理坐标。作者提到，像素着色器主要用于应用纹理，这意味着每个像素的颜色将由纹理采样得到，结合插值后的顶点属性，为每个像素生成最终的色彩。 总结来说，渲染管道涉及了从3D模型到2D图像的转换过程，包括顶点着色器中的几何变换和光照计算，光栅化阶段的像素填充和插值，以及像素着色器中的纹理应用和其他像素级的后处理效果。这个过程对于理解和优化3D图形的性能至关重要。