图形学笔记：GPU、渲染流水线与数学变换解析

"这是一份关于图形学的未完成笔记，作者计划逐步更新。笔记主要集中在图形学的基础概念、GPU硬件结构、显存、渲染流水线以及数学变换等多个方面，适用于学习图形学、游戏引擎开发如Unity等领域的读者。笔记作者通过CSDN博客分享了部分内容，包括GPU与显卡的关系、GPU的并行处理机制、显存类型、渲染流水线的各个阶段以及几何变换等基础知识。" 在这份图形学笔记中，作者首先概述了图形学的研究范围和在多媒体学科中的地位，强调了其在计算机图形处理中的核心作用。接着，笔记详细介绍了GPU硬件结构，解释了GPU与显卡之间的联系，以及NVIDIA和AMD两大GPU制造商的角色。此外，讨论了流处理器的概念，包括流处理器SP（Stream Processor）和流多处理器SM（Streaming Multiprocessor），并探讨了GPU的并行处理能力和如何应对阻塞问题。 在显存部分，笔记解释了显存的基本功能，显卡的存储结构，以及不同类型的显存如何影响图形处理性能。渲染流水线作为图形学的关键组成部分，笔记详细剖析了其工作流程，包括顶点着色器、曲面细分着色器、几何着色器等各阶段的作用，以及裁剪、光栅化和像素阶段的细节。这里还提到了GPU渲染流水线与CPU指令流水线的区别。 在数学变换章节，笔记涵盖了点和坐标系统，如笛卡尔坐标系和左手/右手坐标系。此外，详细讨论了变换矩阵、复合变换、旋转表示（包括四元数及其插值）以及各种坐标空间的转换，如世界坐标、观察坐标、投影坐标和屏幕坐标。 笔记还涉及了计算几何的部分，讲解了几何数据结构，如四叉树、4-8网格、八叉树、KD树、BSP树和BVH，这些都是在图形学中用于加速碰撞检测和场景组织的重要工具。相交测试的部分则介绍了线段、射线、三角形和点之间的关系检测算法。 这份笔记是学习图形学基础的一个宝贵资源，对于理解和掌握图形学的核心概念，以及深入理解GPU工作原理和渲染流程有着重要的指导价值。然而，由于笔记是未完成状态，可能有些内容尚未涵盖或待完善，读者可以期待作者后续的更新来填充这些“坑”。