Rendering

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• How CG system generate an image
  • Imaging Principle
    • elements
    • principle
  • Architecture
    • Modeling&Geometry
    • rendering method
    • pipeline
    • interface

Elements

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• Objects
  • Geometry props
    • type（点线面）
    • topology structure
  • Material props
    • color
    • texture
• Viewer
  • Eye props
    • Pos
    • Look at
  • Camera props
    • 透镜位置、方向；胶片尺寸、平面朝向、焦距
• Light sources
  • Color props
  • types
    • Point
    • Distributed
    • Spot
  • Distance：远近

Man made imaging system

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透镜成像比小孔成像有景深

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Synthetic Camera Model 虚拟相机模型（@针孔相机）

• 简单几何方法计算图像（无景深）
• 在透镜（投影中心点COP）前画另一个平面，作为投影面
• 在投影平面内设置一个裁剪矩形，将这个限制应用在透镜前

Architecture

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极致抽象

• 建模器
  • 复杂几何模型、光源模型、纹理图像
  • 自行编写生成模型参数
• 渲染器：Transforming&Lighting
  • 基于虚拟相机模型，根据三elements**采取渲染方法生成一阵画面的像素数据*

【建模器】–接口–>【绘制器】

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MC->WC->VC->SC

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Geometry/Modeling

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隐式表示：代数表面、水平集、距离函数 | 坐标函数

显示表示：点云、网格、NURBS曲线曲面 | 直接表示、可计算出坐标

Triangular Mesh 三角网格

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细分/简化/规范

Rendering Method

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物体表面采样三角形顶点，挼各个参数，用光照模型算出顶点颜色投影到屏幕表面像素；非顶点位置像素采用插值法生成颜色。

从投影中心跟随光线，直到它们被物体吸收或消失到无穷远处。

对比

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• 光栅化
  • 场景简单时采样量小高效
  • 光线正向跟踪
• 光追
  • 场景复杂时采样点固定更高效
  • 光线逆向跟踪

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可编程渲染管线

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选择渲染方法

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光栅化 实时渲染

管线？

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光栅化的分步‘

• 顶点处理
• 图元组装
• 光栅化
• 片元处理

流水线并行处理

可编程？

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The Fix Functions Pipeline(固定管线): limited Functions

• GPU上提供固定功能的渲染处理的模块，程序员只能调用接口使用它们，但不能修改其模块的实现

The Programmable Pipeline(可编程):Extend Functions

• 将GPU固定处理模块以可编程的方式实现，这样程序员可以灵活的扩展图形渲染流水线的功能。

接口

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