GAMES101 现代计算机图形光栅化简介（深度测试和抗锯齿）

一、抗锯齿 1、采样带来的问题

锯齿状

莫尔条纹

移动的轮子看上去旋转方向与实际不同（因为人眼的时间采样跟不上移动的深度）

2. 抗锯齿

混叠是由于采样未能跟上信号变化速度而引起的

采样前进行模糊处理（过滤）

然后利用模糊后的三角形进行采样，可以实现抗锯齿。

如果先采样再进行模糊处理，则无法解决锯齿问题。

3、频域分析

1) 周期函数

2）傅里叶展开：

3）傅里叶极点展开与傅里叶变换（傅里叶变换与傅里叶逆变换）的关系

4）频率和采样

5）傅里叶变换的作用（将函数从时域转换到频域）

中间两条明显的线是由左、右、上线的边界像素发生剧烈变化引起的。

6）过滤

去除一部分频率信号称为滤波。 例如下图去除低频信号（高通滤波）

低通滤波器

7）卷积

上面的卷积运算就是对周围信号和当前点信号取加权平均。

8）卷积定理

时域中的卷积等于频域中的乘积（数字图像处理知识）

9）卷积核（3*3卷积核，每个像素权重相同）

10）采样（卷积和乘积）

11）分析先模糊后采样抗锯齿原理：

模糊时，高频信号将被去除

12）用于模糊的滤镜

根据覆盖区域计算像素颜色

13）抗锯齿方法（MASS）

为了简化前面的操作并近似覆盖区域，例如使用2X2的小网格而不是一个像素网格。

MASS增加计算量

14）其他抗锯齿方法

FXAA（快速 AA）

基本的：

通过图像匹配找到图像的边界，然后将这些边界替换为非锯齿边界（图像的后处理）

TAA (AA)

基本原理：与静止物体相比，找到前一帧的信息，并以一定的权重值应用到当前帧的对应像素上。

15) 超分辨率

2. 深度测试（Z-） 1. 算法：

原则：先讲远的物体抗锯齿，后讲近的物体

缺点：无法解决循环覆盖问题（相互遮挡关系）

2.深度缓冲区

思路：不要关心物体的前后顺序，而是关心每个像素的前后顺序。 最小存储深度。

需要两个buff：

(1)帧增益

（2）深度buff（z-b​​uff）

深度值：某一点到相机的距离

左图是渲染结果，右图是深度值结果。

伪代码：

两个三角形光栅化过程中像素深度值的变换：

3. 复杂度比较

算法需要排序：nlog(n)

Z-buff：o(n)

深度缓冲区的缺点

无法处理透明物体