3 rendering pipeline

前端之家收集整理的这篇文章主要介绍了3 rendering pipeline前端之家小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。

3d绘制流水线,已经形成很多年的理论,把虚拟的3D世界的场景转化为2d的图像显示在屏幕上


是这么个流程:


局部坐标系

世界坐标系

观察坐标系

背面消隐

光照

裁剪

投影

视口坐标系

光栅化


其中,关于坐标系的变换都是由矩阵运算实现的,DX提供了这些运算,这类运算可以得到硬件加速支持

局部坐标系

用来定义物体的三角形单元列表(物体本身),这里不用考虑其他的因素(大小,位置,朝向)

这些是在模型被做出来的时候就有的

世界坐标系

每个模型在3D世界里的坐标,朝向,相对比例

从 局部坐标 到 世界坐标 是通过世界变换

世界变换是一个矩阵运算

先定义变换矩阵(平移,旋转,缩放)然后设置世界变换矩阵,将当前设备的模型从原点变到世界坐标位置

这个操作会变换所有的模型,所以变一个画一个,画完再变回来

观察坐标系

通过取景变换,把摄像机变换到世界坐标原点,朝向Z轴正方向,所有物体同步一起变换(和摄像机相对位置和朝向不变)

变换之后的几何体就位于观察坐标系中

背面消隐

每个多边形都有两个面,一个规定为正面,一个为背面,对于封闭体,其内部的那些面为背面,摄像机禁止进入物体内部,所以背面是看不到的。

正面朝向摄像机的多边形是正面朝向多边形,相对的有背面朝向多边形,背面朝向的会被正面朝向的遮挡,从而被剔除

这个过程就是背面消隐

在区分一个多边形是正面还是背面的时候,我们之前用过的顶点索引就起作用了,顶点索引是顺时针方向绕序记录的,

在观察坐标系中 顺时针记录的多边形正面朝向 逆时针的背面朝向


光照

在世界坐标中定义,在观察坐标系中起作用,有光照会产生更加逼真的效果


裁剪

将视域体之外的物体剔除掉,就是裁剪,分几种情况进行(完全在内,完全在外,一部分在内)


投影

获取3D场景的2D表示(从n 维 转换到 n-1 维)

这里用的是 透视投影 它会产生透视缩短的视觉效果,近大远小,刚好是我们想要的效果

DX进行这个过程是用投影矩阵,这个矩阵描述视域体

把顶点坐标转换成2d描述


视口变换

把投影得到的2D顶点坐标转换到另一个窗口(任意大小,可以是屏幕,也可以是一个小窗口)

视口变换是定义一个描述视口的结构,然后设定到设备,完成变换


光栅化

完成上述的所有变换之后,就会得到一个2D三角形单元列表,为了绘制每个三角形单元,计算构成三角形单元的每个像素的颜色值

最终结果是一幅2d图像

这个过程计算量很大, 尽量借助图形加速卡

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