# Pipeline && Texture Mapping

# 着色频率（Shading Frequencies）

应用于每个多边形 -> 应用于每个三角形（插值）-> 应用于每个像素点

# Flat shading

逐面着色

最终结果会以一个个的三角形色块拼成，效果上不太真实。

• 通过三角形的两条边，计算三角形平面的法线。
• 通过其他条件，算出一个像素的颜色值。
• 应用到三角形的内部。

# Gouraud shading

逐点着色

相比于 Flat shading，颜色的过渡更加的柔和，但是整体效果不太好，缺少剧烈的敏感分割。

• 计算三角形的每个顶点的法线。
• 通过其他条件，获得该顶点的颜色值。
• 对三角形的三个顶点的颜色做插值，并应用到三角形上。

# Phong shading

逐像素着色

和 Gouraud shading 类似，不过插值的内容有所不同。

• 计算三角形的每个顶点的法线。
• 通过三角形三个顶点，插值出所有像素的法线。
• 对每个像素的法线，求像素颜色值。

# 不同着色的效果对比

# 如何计算顶点的法线

# 简单但不对的方法

求出顶点涉及到的所有三角形的法线，然后求平均😃，虽然不对，但是好用～

$$N_v = \frac{\sum_{i=1}^{4} N_i}{|| \sum_{i=1}^{4} N_i ||}$$

如果想要效果更好，可以根据三角形面积进行加权

# 如何计算像素的法线

本质上就算计算顶点法线插值。

# 渲染管线（Graphics Pipeline）

# 不同阶段的含义

• Vertex Processing 负责把空间中的顶点投影到屏幕，如果需要使用 Gouraud shading 来进行着色，则可以在此处处理顶点颜色。
• Triangle Processing 负责把顶点组成一个个的三角形，如果使用 Flat shading 着色的话，可以在这里处理。
• Rasterization 负责把三角形转化成一块块的像素区域。
• Fragment Processing 负责对得到的像素进行着色，如果使用 Phong shading 则可以在此处进行处理。
• Framebuff Operations 则是负责把一个个的渲染好的图形，通过深度缓存，绘制到屏幕上。

# 纹理映射（Texture mapping）

# 物体的表面都是 2D 的（Surfaces are 2D）

任何三维物体的表面，都可以展开成一张二维的纹理（图片）。

把一个二维的纹理应用到模型上（暂时不管为啥可以做到）🎨。

# 纹理坐标可视化（U,V）

为了方便，一般情况下 $u,v$ 的范围限定在 $0 \thicksim 1$ 之间。

# 着色器程序（Shader Programs）

在 shader 编程里，不需要处理批量像素或者顶点，只需要定义每个像素或者顶点所需执行的操作，自然而然每个都会被执行到。

...

# 链接

• 着色器测试网址