图形渲染管线

图形渲染管线 Graphics (Real-time Rendering) Pipeline

Graphics Pipeline

前面学的流程串起来，就是下图。里面还涉及到了 Shader 和 Texture Mapping 的时机。

一般指 Shader Programs ，是一个程序，会对一个像素点/片段进行处理、着色。可以用OpenGL的语言写，也就是GLSL。

前面已经知道，每个像素点的漫反射系数kd乘以光照强度，会得到该像素点最终的颜色。显然，每个像素点的漫反射系数是由物体本身的颜色属性来决定的，而这个像素点的颜色属性我们会通过一张材质图来确定。这就是贴图。

uv坐标是指纹理展开后，纹理上的坐标。u和v的范围，都定义在0-1之内。

前面已经学了，三角面内进行插值着色，是用重心坐标来计算出任一个点对应的uv贴图坐标的（也就是决定漫反射系数k）。那么会出现什么问题？

当纹理贴图太小了，多个像素点会映射到一个纹理点上去，看上去就像是拉伸了。纹理拉伸现象，可以通过**双线性插值 ** 来优化处理。

双线性插值 Bilinear Interpolation：当一个像素点映射到uv贴图上后，取出相邻的3个uv贴图点，进行2次水平、1次竖直方向上的插值，求出这个点在4个uv贴图点中的插值平滑结果（漫反射系数）。

纹理图过大时，一个像素点的映射区域会覆盖很大的范围，但是一个像素点只能映射一个颜色。最终会走样，产生大量摩尔纹和锯齿。

如果不考虑性能，可以考虑超采样来获取平均值。但是考虑到性能，我们可以用MipMap。

MipMaps：只能做近似的、正方形的范围查询。

先将原图进行一半分辨率的裁剪（比如32x32=>16x16），直到1x1。所有Mipmap大小之和为的原图1/3。

1.如何计算需要的数量：映射出像素点对应uv的范围是几x几。

2.如何查询某个中间值（比如1.8x1.8）：三线性插值。比如1.8x1.8，就是把2x2和1x1的2张mipmap结果值，再进行一次线性插值，求出1.8的值作为最终结果。

通过上面2步完成一个正确的Mipmap处理，最终可以得到一个像素点映射连续变化的uv贴图（也就是色彩会平滑、渐变过度）。

上面说了只能做正方形的范围查询，那如果面对不同长宽比的情况（矩形）该怎么做来避免Overblur？

各向异性过滤 Ripmaps：水平和竖直方向上的表现各不相同，不是1：1时，生成长宽拉伸后的图以提供矩形查询，处理长宽比不同的情况。最终额外的贴图大小是原图的3倍。