腾讯游戏学院课程1：实时图形渲染管道

时间：2019年11月23日
地点：清华大学深圳研究生院C1

宏观渲染系统

图形渲染

从而为/三维模型生成图像，数学上可以用渲染方程表示
两种方法：
离线渲染（光线跟踪、路径跟踪、辐射度算法）
实时渲染（光栅化）

画家算法
深度缓冲（z-buffer）无需排序，分辨率与图像（颜色缓冲）相同。

管线与管道

宏观渲染管道
输入场景-应用阶段（cpu）-几何阶段（gpu）-光栅阶段（gpu）-输出图像

应用阶段

输入场景-可见性检测–分组和排序-提交图元-输出图元
场景图Sence Graph需要组织场景中的物体（摄像机、光源、网格 、骨骼）

查找

使用空间分割技术加速场景查询，包括：二元空间分割BST Tree、八叉树BVH Tree（现在用的比较多）、入口（Protal）

可见性检测

平截头体剔除、遮挡剔除、细节LOT

分组和排序（按什么顺序绘制）

通常按渲染层layer分组
半透明物体不能用z-buffer排序
所以需要半透明物体运用与渲染无关的技术OIT（Order Independant）

提交图元

drawcall
图元：顶点数据（存放在顶点缓冲区，vertex buffer）与索引数据（存放在索引缓冲区，index buffer）

几何阶段

渲染图元-顶点着色-裁剪-屏幕映射-变换后顶点
输入装配，读取vb ib，生成三角形的顶点数据
顶点着色，执行顶点着色器，输入顶点属性，输出
包括：空间变换（模型空间-世界空间-观察空间（透视投影or正交投影）-齐次坐标空间-屏幕空间）几何图元的顶点定义在模型空间，需要变换到屏幕空间
三个矩阵：Oject2World，View，Projection，
投影变换（观察空间-齐次坐标空间）

几何着色器
朝向剔除：渲染时只渲染正面/背面
三角形裁剪：裁剪超出裁切平面的部分
透视除法及

光栅化阶段

变换后的顶点-扫描转换-像素着色-输出合并-渲染目标
扫描转换：把三角形数据转换为像素的位置。需要对颜色、纹理坐标进行插值（须透视正确）会出现锯齿
像素着色：执行像素着色器，比如对问题采样、光照计算、阴影计算，最后输出颜色的修正

总结&参考

前向管线与延迟管线 Geometry-VS-OS-FS-Render Target
前向 O(M*N)
延迟 O(M+N) more buffer

参考网站及书籍推荐

《游戏引擎装配》
http://www.realtimerendering.com/portal.html
http://jcgt.orge
http://github.com/miloyip/game-programmer
《Real-time Rendering》
《腾讯游戏开发精粹》

腾讯-魔方工作室群