深入理解多线程渲染优化与Microfacet全镜面抗锯齿技术

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线性代数
渲染管线
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资源摘要信息:"在本文档中，我们将会探讨【GAMES101】课程中作业7的核心知识点。该作业要求学生掌握并应用多线程技术、Microfacet模型进行全镜面反射的渲染、以及抗锯齿技术。这些内容是图形学和计算机渲染管线中的高级话题，对于有志于成为3D图形程序员的学生来说至关重要。 首先，我们来了解多线程技术。在图形渲染过程中，尤其是在复杂场景的实时渲染中，多线程技术能够显著提高程序的执行效率。它允许程序同时执行多个操作，将不同的任务分配到不同的线程上，从而使得CPU的多个核心可以并行工作。在C++中，可以利用标准库中的线程库(std::thread)来创建和管理线程。掌握多线程编程对于编写高效、响应迅速的图形应用程序至关重要。 其次，关于Microfacet模型，这是一种用于模拟复杂表面材质的物理模型，特别是对于全镜面反射的渲染。传统的Phong或Blinn-Phong模型在某些情况下无法足够精确地模拟真实世界的反射特性，尤其是在金属材质的表面。Microfacet模型考虑了微观表面结构对光线散射的影响，通过假设表面由大量微小的、具有不同朝向的平面组成，能够产生更加真实的视觉效果。该模型通常涉及到微观几何学和统计学知识，是渲染技术中的高级主题。 最后，抗锯齿技术是处理图像中由于数字采样导致的不连续边缘问题的常用方法。这种现象在渲染图形时尤其常见，特别是在3D图形中，物体边缘可能出现锯齿状的阶梯效果。常见的抗锯齿技术包括多重采样抗锯齿(MSAA)、超采样抗锯齿(SSAA)和快速近似抗锯齿( FXAA)等。通过在渲染过程中平滑物体的边缘，抗锯齿技术能够显著提升图像质量，使之看起来更加自然平滑。 综上所述，作业7涉及的知识点涵盖了多线程编程、高级渲染技术以及图像后处理技术。学生需要具备扎实的C++编程能力、线性代数知识以及对图形学中渲染管线的理解。通过完成这项作业，学生能够进一步提高自己在3D图形编程方面的技能，并为未来从事更复杂的图形学项目打下坚实的基础。"

GAMES101-现代计算机图形学学习笔记（作业07）

2020-06-29 上传
GAMES101-现代计算机图形学学习笔记（作业06） 在之前的练习中，我们实现了 Whitted-Style Ray Tracing 算法，并且用 BVH 等加速结构对于求交过程进行了加速。在本次实验中，我们将在上一次实验的基 础上实现完整的 Path Tracing 算法。至此，我们已经来到了光线追踪版块的最后 一节内容

Assignment1_games101作业1_games101作业7_C++_games101作业_

2021-10-03 上传
关于GAMES101作业一的作业框架，主要完成关于投影矩阵的完成

GAMES101-现代计算机图形学学习笔记（作业03）

2020-06-28 上传
在这次编程任务中，我们会进一步模拟现代图形技术。我们在代码中添加了 Object Loader(用于加载三维模型), Vertex Shader 与 Fragment Shader，并且支持 了纹理映射。 而在本次实验中，你需要完成的任务是: 1. 修改函数 rasterize_triangle(const Triangle& t) in rasterizer.cpp: 在此 处实现与作业 2 类似的插值算法，实现法向量、颜色、纹理颜色的插值。 2. 修改函数 get_projection_matrix() in main.cpp: 将你自己在之前的实验中 实现的投影矩阵填到此处，此时你可以运行 ./Rasterizer output.png normal 来观察法向量实现结果。 3. 修改函数 phong_fragment_shader() in main.cpp: 实现 Blinn-Phong 模型计 算 Fragment Color. 4. 修改函数 texture_fragment_shader() in main.cpp: 在实现 Blinn-Phong 的基础上，将纹理颜色视为公式中的 kd，实现 Texture Shading Fragment Shader. 5. 修改函数 bump_fragment_shader() in main.cpp: 在实现 Blinn-Phong 的 基础上，仔细阅读该函数中的注释，实现 Bump mapping. 6. 修改函数 displacement_fragment_shader() in main.cpp: 在实现 Bump mapping 的基础上，实现 displacement mapping.

OpenGL材质与反射模型：表面光泽度、折射率与金属度

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本文将从表面光泽度、折射率和金属度这三个方面，深入探讨OpenGL材质与反射模型的实现原理与应用方法，旨在帮助读者更好地理解并运用OpenGL的材质与反射模型。通过本文的学习，读者可以掌握如何利用OpenGL实现不同的...

GAMES101-现代计算机图形学学习笔记（作业06）

2020-06-28 上传
在之前的编程练习中，我们实现了基础的光线追踪算法，具体而言是光线传 输、光线与三角形求交。我们采用了这样的方法寻找光线与场景的交点：遍历场景 中的所有物体，判断光线是否与它相交。在场景中的物体数量不大时，该做法可以 取得良好的结果，但当物体数量增多、模型变得更加复杂，该做法将会变得非常低 效。因此，我们需要加速结构来加速求交过程。在本次练习中，我们重点关注物体 划分算法 Bounding Volume Hierarchy (BVH)。本练习要求你实现 Ray-Bounding Volume 求交与 BVH 查找。

计算机图形学作业0 代码

2019-12-05 上传
罗老师作业 地大专属，注释还算详细，实现了鼠标控制和r键旋转，其他的看了注释以后应该就会写了，加油。

GAMES101-现代计算机图形学学习笔记（作业05）

2020-07-20 上传
在这部分的课程中，我们将专注于使用光线追踪来渲染图像。在光线追踪中 最重要的操作之一就是找到光线与物体的交点。一旦找到光线与物体的交点，就 可以执行着色并返回像素颜色。在这次作业中，我们需要实现两个部分：光线的 生成和光线与三角的相交。本次代码框架的工作流程为： 1. 从 main 函数开始。我们定义场景的参数，添加物体（球体或三角形）到场景 中，并设置其材质，然后将光源添加到场景中。 2. 调用 Render(scene) 函数。在遍历所有像素的循环里，生成对应的光线并将 返回的颜色保存在帧缓冲区（framebuffer）中。在渲染过程结束后，帧缓冲 区中的信息将被保存为图像。 3. 在生成像素对应的光线后，我们调用 CastRay 函数，该函数调用 trace 来 查询光线与场景中最近的对象的交点。 4. 然后，我们在此交点执行着色。我们设置了三种不同的着色情况，并且已经 为你提供了代码。 你需要修改的函数是： • Renderer.cpp 中的 Render()：这里你需要为每个像素生成一条对应的光 线，然后调用函数 castRay() 来得到颜色，最后将颜色存储在帧缓冲区的相 应像素中。 • Triangle.hpp 中的 rayTriangleIntersect(): v0, v1, v2 是三角形的三个 顶点， orig 是光线的起点， dir 是光线单位化的方向向量。 tnear, u, v 是你需 要使用我们课上推导的 Moller-Trumbore 算法来更新的参数。

GAMES101-现代计算机图形学学习笔记（作业01）

2020-06-04 上传
本次作业的任务是填写一个旋转矩阵和一个透视投影矩阵。给定三维下三个 点 v0(2.0, 0.0, −2.0), v1(0.0, 2.0, −2.0), v2(−2.0, 0.0, −2.0), 你需要将这三个点的坐 标变换为屏幕坐标并在屏幕上绘制出对应的线框三角形 (在代码框架中，我们已 经提供了 draw_triangle 函数，所以你只需要去构建变换矩阵即可)。简而言之， 我们需要进行模型、视图、投影、视口等变换来将三角形显示在屏幕上。在提供 的代码框架中，我们留下了模型变换和投影变换的部分给你去完成。

GAMES101-现代计算机图形学学习笔记（作业02）

2020-06-04 上传
GAMES101-现代计算机图形学学习笔记（作业02） 1. 修改函数 rasterize_triangle(const Triangle& t) in rasterizer.cpp: 在此 处实现与作业 2 类似的插值算法，实现法向量、颜色、纹理颜色的插值。 2. 修改函数 get_projection_matrix() in main.cpp: 将你自己在之前的实验中 实现的投影矩阵填到此处，此时你可以运行./Rasterizer output.png normal 来观察法向量实现结果。 3. 修改函数 phong_fragment_shader() in main.cpp: 实现 Blinn-Phong 模型计算 Fragment Color. 4. 修改函数 texture_fragment_shader() in main.cpp: 在实现 Blinn-Phong 的基础上，将纹理颜色视为公式中的 kd，实现 Texture Shading Fragment Shader. 5. 修改函数 bump_fragment_shader() in main.cpp: 在实现 Blinn-Phong 的基础上，仔细阅读该函数中的注释，实现 Bump mapping. 6. 修改函数 displacement_fragment_shader() in main.cpp: 在实现 Bump mapping 的基础上，实现 displacement mapping. 7. 双线性纹理插值: 使用双线性插值进行纹理采样, 在 Texture 类中实现一个新方法 Vector3f getColorBilinear(float u, float v) 并 通过 fragment shader 调用它。为了使双线性插值的效果更加明显，你应该 考虑选择更小的纹理图。请同时提交纹理插值与双线性纹理插值的结果，并 进行比较。

《GAMES101-现代计算机图形学入门》作业0-8

2022-04-25 上传
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