暑假到啦，大三博主選了可視化方向，就想着在暑假提前進行學習啦。而且哦，博主前幾天偶然看到了一個研究生小姐姐寫的關於shader的特別棒的博客教程，簡直像個天使！博主覺得如果自己在學習過程中記錄下的筆記也能幫助到其他人，給大家一個大致的框架與總結，那就再好不過了。所以，出於拋磚引玉的本意，博主覺得不能這樣懶啦！要更博，努力記錄下重點，同時也能激勵下自己嘛φ(>ω<*) 好的，我們一起加油！
呃作爲學習筆記的博客在排版上可能不會很美觀，圖片也不會很有趣，（畢竟博主看著作要消耗很多時間qwq）但文字都是乾貨，其中還有一些自己的理解。
圖形繪製管線 分爲三個主要階段：
應用程序階段——用高級編程語言進行開發，主要和CPU和內存打交道，執行的有碰撞檢測、場景圖建立、空間八叉樹更新、視錐裁剪等經典算法。在該階段末端，幾何體數據（頂點座標、法向量、紋理座標、紋理等）通過數據總線傳遞到圖形硬件（時間瓶頸）
幾何階段——主要負責頂點座標變換、光照、裁剪、投影以及屏幕映射，該階段末端可以得到經過變換和投影后的頂點座標、顏色、以及紋理座標。
光柵階段——基於幾何階段的輸出數據，爲像素正確配色，繪製完整圖像 進行的都是單個像素的操作，每個像素的信息存儲在顏色緩衝器中
注意：光照計算屬於幾何階段，因爲涉及視點、光源、物體的世界座標；
霧化以及涉及物體透明度的計算屬於光柵階段，因爲都需要深度值信息（在幾何階段計算從而傳遞到光柵階段）
- 幾何階段
座標空間（類型）——模型座標空間、世界座標系空間、觀察座標空間、屏幕座標空間
從object space到world space（必須與一個固定的座標原點進行參照）
object space coordinate 是模型文件中的頂點值，建模時得到；與其他物體無參照關係
從object space coordinate到world spacecoordinate 轉換由一個四階矩陣控制——world matrix
光照計算在世界座標中進行
注意：頂點法向量在模型文件中屬於 object space，在GPU的頂點程序中必須將法向量轉換到world space中才行，其轉換矩陣是world matrix的轉置矩陣的逆矩陣
從world space到eye space
*在計算機中每次只能從唯一的視角出發渲染物體
eye space 以視點或相機爲原點，由視線方向、視角和遠近平面共同組成一個梯形體的三維空間，稱之爲視錐（viewing frustum)
梯形體較小的近平面是投影平面；梯形體較大的遠平面
此梯形體中所有頂點數據可見，超出之外的場景數據會被視點去除（frustum culling視錐裁剪) 裁剪clip
從eye space 到project and clip space
多邊形裁剪在CVV中進行；投影與剪裁的先後？
CVV（canonical view volume)規範立方體–一個單位立方體，對角頂點分別是（-1，-1，-1），（1,1，1）
它的近平面的x,y座標對應屏幕像素座標，z座標則代表畫面像素深度
兩個空間轉換的步驟——
1.用透視變換矩陣把頂點從視錐體中變換到裁剪空間的CVV中—這纔是所說的投影，主要有正投影（平行投影）和透視投影
2.在CVV中進行圖元裁剪
3.屏幕映射：將前述過程得到的座標映射到屏幕座標系上
當一個圖元 （圖元指的是圖形數據，所對應的就是繪圖界面上看得見的實體）完全位於視體內時，可以直接進入下一個階段；完全在外部的被剔除；對部分位於視體內的進行裁剪
對裁剪算法的理解——爲減少需要繪製的頂點個數，而識別指定區域內或指定區域外的圖形部分的算法，主要包括：視域剔除、背面剔除、遮擋剔除、視口裁減等
Primitive Assembly 圖元裝配——將頂點根據原始的連接關係還原出網格結構。
網格由頂點和索引組成，在之前的流水線中是對頂點的處理，這裏是根據索引將頂點鏈接在一起，組成線、面單元。然後對超出屏幕的三角形進行裁剪（處理三角形的過程Triangle Setup)
三角面片的法向量朝向視點（法向量與視點方向的點積爲正）——正面！若是反面，則進行背面剔除
最後得到一堆在屏幕座標上的三角面片（用於做光柵化的）
- 光柵化階段
光柵化：決定哪些像素被集合圖元覆蓋的過程（將頂點以及繪製圖元對應到像素）
點的屏幕座標值（浮點數）四捨五入得到像素位置（整數點）
那如何處理像素？給其賦顏色值呢？
Pixel Operation(Raster Operation)— 在更新幀緩存前，執行最後一系列對每個片段的操作；目的是計算出每個像素的顏色值 在這個階段，被遮擋面通過深度測試消除
所做的工作包含——
1)消除遮擋面
2)Texture operation 紋理操作 根據像素的紋理座標查詢對應紋理值
3)Blending混色 目前顏色+正計算的顏色的透明度Alpha(alpha混合技術 0爲透明）
4)Filtering 將正在算的顏色經過某種濾波或者濾鏡輸出==經過一種數學運算後變成新的顏色值
在該階段後，像素的顏色值被寫入幀緩存
Z Buffer(depth buffer)深度緩衝區 存放深度值（視點到每個像素所對應的空間點的距離衡量）
接近眼睛的Z值爲0.0，遠裁減面上爲1.0 可以用其來判斷空間點的遮擋關係
在透視投影中同一圖元相鄰像素的Z值並不是線性關係，非線性程度隨空間點到視點增加越發明顯，Z值決定了物體之間的相互遮擋關係
Z-fighting(flimmering)——沒有足夠的精度，兩個相距很近的物體會出現隨機遮擋的現象
Stencil Buffer 模板緩衝區 通常附加到z buffer中，用來做記號 eg.在一個像素的Stencil Buffer中存1，表示該像素對應空間點處於陰影體（shadow volume）中
Frame Buffer 幀緩衝器——用於存放輸出數據，一般是像素顏色值 在顯卡或內存上；有時被認爲是顏色緩衝器和Z Buffer的組合
