主题：版内有对计算机图形学（openGL）比较了解的高手吗？ -- 博客南

提問時表達不清，我想了解的的確是OpenGL流水线的实现。當時對于OpenGl流水線各部分有些模糊的理解，但無法從頭至尾把他們串在一起，因此想找對此了解的河友解惑。

參考93年sgi的opengl實現，自我感覺現在差層窗戶紙，點不透，有點郁悶，呵呵。不過最近也沒怎么關注了，用到再說吧。

ray casting用的更多一些，大部分顯卡目前都用的這種算法。ray tracing計算量太大，上半年聽說美國一家公司搞出了支持ray tracing的顯卡，每秒4～6幀，很快了已經。

幾種變化只是特定矩陣元素的變化，可以把復雜的動作分為幾個簡單的動作的組合。這個還真沒考慮過，只知道這樣方便。

用矩阵，看起来好看一点，但数学上其实是等价的。三维坐标转换的问题，几何学上极简单，完全没有复杂到非用矩阵不可。

但为什么教材里都用矩阵？

下面就是我猜的了。在硬件实现上，把16个参数设置好，每过来一个点，一个脉冲，输出结果。无论简单的变换还是复杂的变换，硬件做死了，都是这么一下。这个结构很适合矩阵描述。

硬件设计的术语、模式回过头来渗透到理论里。而写理论、教理论的人已经习惯，无察觉了。

比如你的话，“primitive在状态机里的流动”，对于一个纯软件版本的OpenGL是完全没有意义的。CPU指令顺序执行，哪有什么流动的问题。在硬件上，就是显卡上，就不一样了，一个点做完transformation，送到下一级做lighting，然后立即开始下一个点的transformation。一个时钟脉冲下多个点同时在处理。

这一块图形学有一些术语模糊，是一个特点。

记得当年实现光线跟踪的时候，只有286机器，所有的矩阵变换都是手写的循环。但是那个时候教科书上面已经使用齐次坐标来表述了。当时虽然有vector machine，但是还没有专门为图形加速的硬件。

后来看到intel的mmx/sse指令，简直内牛满面啊，这简直就是专门为3维变换量身定做的向量乘加指令。AMD就更直接了，干脆管新的向量指令叫3D Now!

图形的确很适合并行处理，无论是向量的各个计算这样的细节，还是每个像素的计算，都可以大规模并行。这个时候就是只恨芯片的data path不够宽了。

看了你的问题和一些回复,随便说几句

定点, 就是vertex是个三维笛卡尔坐标系的点,用一个四维坐标来表达,比如(x,y,z,1),最后一个一定是1,这就是所谓的齐次坐标.如果是向量,就是(x,y,z,0),最后一定是个0.说白了,简单的理解,第四个坐标值就是用来区别向量和点的.一个向量空间(三个坐标轴向量)加一个远点就可以定义一个三维空间,所有这个空间中的点和向量都可以定义了.

假设有一个三角形,它的三个定点如果显示在屏幕上,坐标值大概经历的pipeline如下:

object space->world space -> view space->screen space

前三个还是三维坐标,最后一个是屏幕的二维坐标,只有xy.

最后一个转换会经历perspective 变换,那是个难点,要好好研究.

你说的那个旋转问题,设计一个二维旋转矩阵,2X2的就好了,因为已经到了screen space,齐次坐标没啥用了,可以直接二维旋转就行了.网上搜一下就有现成的.

在GPU里面, 这些坐标转换都是在vertex shader里实现的.对每个三角形的三个定点分别完成转换, 面片上的点根据其 barycentric 坐标值做interpolation,就得到了具体的值.

这样之后,得到的是一个fragment,跟具体一个pixel可能不是一一对应的,一般叫做aliasing , 你玩游戏的时候看到什么防锯齿化就是为了消除这个问题.

pixelshader就是针对上面生成的pixel/fragment来操作,主要是完成光照和texture mapping, 以及所有杂七杂八的后续操作,目的就是增加视觉效果.这个时候,normal vector,就是法向量,会用到来计算光强.texture coordinate用来访问texture image,访问的时候加各种filter或者interpolation的操作来避免aliasing. 这里normal和texture coordinate 也已经根据面片自动做了interpolation,变成了针对每个pixel/fragment了

大概就这些,建议看一本graphics的基础书籍,然后读一些GPU的shader,这东西不下功夫从头看是明白不了的

希望有帮助

矩阵作为数学工具应用于几何变换在各种数学理论里早已有之，远远早于计算机的发明，跟计算机硬件没有直接关系。用矩阵运算可以简化各种变换的合成和分解，不用矩阵很难作。

另外OPENGL状态机只是逻辑上的，并不一定直接映射到硬件操作。所以楼主说得没有错，这是个逻辑上的说法，具体实现另当别论。

这两个词有问题吗？矩阵表述是数学里的常用法，在状态机里流动是一个逻辑上的说法而已

找美人她爹，第一个问题已经澄清，我猜错了。

第二个问题，OpenGL pipeline，中文翻译成流水线。离开硬件流水线设计这个语境，“流动”没什么意义，或者只是一个普通的比喻。

状态机是另一回事，联系到OpenGL用户接口的设计，由于算法的复杂性，不得不设置一大堆开关。

术语混乱，表现在

OpenGL ＝ OpenGL状态机 ＝OpenGL流水线

经常混用。

把OpenGL就死死地定义成一个C程序，我发现是个好的基础，很有助于理解。

大概是我联想过度了，本能。但是想一想，OpenGL只是一个普通C程序，驱动开发者向组织交少量钱就可以买到这个程序。为什么谈其他C程序我们不大用“流动”这个词，对OpenGL就不由自主用上了“流动”这个词。是不是受了“流水线”这个词的影响。