Real-time rendering笔记

总过程The Application Stage、Geometry Stage和Raster Stage。 Geometry Stage包括Model/View Transform；  Vertex shading（即通常意义上的根据物体材质逐顶点渲染，实际上大都放在了pixel shader阶段）；  Projection；  Clipping；  Screen mapping（产生像素坐标即gl_FragCoord） 只有那些部分在视锥内的geometry进入clip阶段，在六个视平面的交点处产生新顶点，旧顶点被抛弃。这通常由硬件自动完成。 OpenGL和DirectX的像素中心都有小数位0.5，OpenGL像素坐标左下角为( 0, 0 )；而DirectX左下角像素坐标为( 0 ,1 )，微软这么做是因为Windows系统采取这种坐标系。  Raster stage即Rasterization（光栅化），其中包括四步：Triangle setup（进行顶点插值等）；Triangle Traversal（遍历被三角形覆盖的fragment）；Pixel shading（像素渲染即pixel shader运行的时间）；Merging（与原color buffer进行混合）。 Merging阶段：alpha test 在 Z-test之前进行。测试顺序:1. 裁剪测试；2. alpha测试；3. 模版测试；4. 深度测试；5. 混合；6. 抖动；7. 逻辑操作。

Frame Buffer包括color buffer、Z-Buffer、Stencil Buffer和accumulation buffer WII可能是最后一个只支持固定渲染管道的机器 硬件加速早期功能主要包括三角形的栅格化等Shader Model 4.0 use a common shader core。The common-shader core is the API; having unified shaders is a GPU feature. 无法直接编写汇编指令，只能作为输出显示，

GPU processor has  4-way SIMD (single instruction multiple data). 每个shader阶段都有两种变量：uniform和varying。unifor变量在绘制过程中不能更改，但可在Application Stage阶段修改。gradient Information无法在shader的动态分支中使用，即使是离线渲染引擎也如此。MRT要求所有RenderTarget是同样高宽，有些系统甚至要求同样的位宽（但格式可以不一致）。DirectX10.1可以对MRT采取不同的Blend Operation。TranslationMatrix的逆矩阵为T^-1 (t) = T(-t), The negated vector t。绕三个轴的旋转矩阵都是正交矩阵，且其迹为tr(R) = 1 + 2cosA, 逆矩阵为R_i ^{-1 _{(A) =}} R_i (-A). 如果ScaleMatrix里对角线上为负值，则成为mirror Matrix如果要沿任意向量scale，计算方式如下图

法线不能直接乘以object的偏移矩阵，因为法线无需Scale，只需要旋转，所以其只需要Object Matrix的3*3左上角矩阵，具体计算方法看书原文。如图所示

 

欧拉角的万向节锁( gimbal lock )：比如现绕y轴旋转90度，这时现在的z轴即为原来的x轴，所以绕z轴的旋转已经无效。

欧拉角完整公式，可从公式中获取h，p，r角度(需注意特殊情况)

OpenGL的标准化设备空间（Normalized device coordinate）坐标系的取值范围为（-1，-1，-1）到（1，1，1），而DirectX为（-1，-1，0）到（1,1,1）