图形学笔记-01-导论

Fundamentals of Computer Graphics, 4th Edition 这本书从算法和数学方面，介绍计算机图形学。而计算机图形学在很多领域都有相关应用，例如游戏开发，大量地使用计算机图形学，用于渲染各种漂亮的效果。

计算机硬件发展很快，而图形学涉及到各种不同硬件平台的API。但是这本书，将尽量不依赖于特定的API，从基本原理上，去介绍图形学相关的知识。

1. 主要应用

• 游戏
• 动漫
• 视觉特效
• 动画电影
• CAD/CAM
• 模拟仿真
• 医学影像
• 信息可视化

2. 图形API

• Toolkits
• Direct3D/OpenGL

3. 图形流水线

• 现在的计算机，拥有很强大的3D图形流水线。这个子系统用于高效的绘制3D图元。这些子系统对于处理3D三角形和共享顶点进行了深度优化。在这个流水线中最基本的操作是将3D顶点的位置，转换成2D屏幕坐标，然后绘制在屏幕上。
• 对于绘制三角形的顺序，现在几乎总是使用Z缓冲技术来解决。
• 能图形流水线中的几可操作，可以以四维坐标空间来实现。而四维坐标空间，使用4x4的矩阵来描述。
• LOD可以用于优化效率，当模型距离较远时，可以通过减少三角形来提高渲染效率，而较近时，则使用高精度的模型。

4. 数值问题

IEEE Standards Association, 1985

三个重要的值

• Infinity (∞)
• Minus infinity (−∞)
• Not a number (NaN)

5. 效率

没有什么魔法规则能让代码更有效率。涉及到效率问题时，要仔细去权衡。

• 注意内存访问模式
• 写清晰简单的代码
• 使用Optimized模式编译代码
• 使用分析工具找到瓶颈
• 检查数据结构
• !!! 对于现代CPU来说，使用整型代替浮点型已经不能带来什么效率提升。

6. 基本的数据结构

• Vector2

  通常用于存储 x, y 值

• Vector3

  通常用于存储 x, y, z 值

• Hvector

  用于存储 x, y, z, w 值

• Transform

  用于存储 4x4 矩阵，用于表示转换

• RGB

  用于存储 红, 绿, 蓝 三色的值

• Image

  RGB颜色值的二维数组，通常用于存储输出的图像

7. 调试图形程序

没有什么具体的标准

• 输出看看
• 使用断点