———————————————————问题篇————————————————————
基础:
解释BRDF?
什么是Lightmap?
游戏里的各种液体怎么实现?
渲染流水线中,屏幕中的一个像素是怎么绘制出来的?
光照模型在图形学中的作用和常用的光照模型有哪些?
纹理映射和纹理过滤在图形学中的作用
各向异性滤波用于解决什么问题?
Mipmap用于解决什么问题?
常用的纹理映射技术有哪些?
手拆UV要注意哪些问题?
基础偏进阶:
如何优化模型的渲染性能?
图形学中的曲线和曲面绘制算法有哪些?如何实现贝塞尔曲线和贝塞尔曲面?
图形学中的几何变换和坐标系变换有哪些?如何实现物体的旋转、平移和缩放?
什么是着色器?
请解释顶点和片元着色器的作用和功能。
简述图形渲染管线,和各个阶段的功能。
图形学中的多边形剖分和三角网格生成技术有哪些?如何实现复杂模型的渲染和变形?
图形学中的anti-aliasing(反走样)技术有哪些?
如何实现抖动效果(dithering)?
其它
图形学中的虚拟现实和增强现实技术有哪些?如何实现虚拟场景的渲染和交互?
图形学中的计算机动画和物理模拟技术有哪些?
———————————————————答案篇—————————————————
解释BRDF
BRDF(双向反射分布函数)描述光线如何在物体表面进行反射,用来描述材质属性。
什么是Lightmap?
将光照信息预计算并存储到纹理图像中,为3D模型提供静态光照效果,减少实时计算光照的开销。
游戏里的液体怎么实现?
静态水可以直接IOR=1.33,流动液体可以粒子系统模拟,法线贴图和Panner模拟水面波动,get distance of nearest surface结合sin函数可以模拟涟漪。
渲染流水线中,屏幕中的一个像素是怎么绘制出来的?
渲染流水线将顶点数据转化为片元,通过顶点着色器、光栅化和片段着色器计算最终像素的颜色,最终呈现在屏幕上。
光照模型在图形学中的作用和常用的光照模型有哪些?
用于模拟光线与表面交互的效果,常见模型包括Phong模型、Blinn-Phong模型和Cook-Torrance模型。
纹理映射和纹理过滤在图形学中的作用
纹理映射将2D纹理应用于3D模型表面。纹理过滤texture filter解决纹理缩放问题。过滤模式由简单到复杂包括:Nearest Point Sampling(最近点采样),Bilinear(双线性过滤)、Trilinear(三线性过滤)、Anisotropic Filtering(各向异性过滤)纹理基础知识和过滤模式详解_纹理过滤-CSDN博客
各向异性滤波用于解决什么问题?
主要用于解决纹理在视角变化时(斜视角时)的模糊和图像失真问题。
多级纹理贴图Mipmap用于解决什么问题?
Mipmap 通过生成不同分辨率的纹理级别,解决远景纹理模糊和闪烁问题,提高纹理渲染性能和视觉效果。
常用的纹理映射技术有哪些?基础纹理映射(2D Texture Mapping)将一个二维图像映射到三维模型的表面上。立方体纹理映射(Cubemap Mapping)使用一个立方体贴图(由六个面组成的纹理)来创建环境映射效果。每个面的纹理图像都代表从一个方向看向环境的图像。应用:常用于创建反射效果和环境映射,如水面反射和天空盒。
手拆UV注意哪些问题?
避免重叠、拉伸和缝隙,确保纹理均匀和准确。
性能 渲染管线 等等
如何优化模型的渲染性能?优化方法包括1)减少多边形数、2)使用LOD技术和批处理渲染。使用实例化(Instancing)以减少绘制调用(Draw Calls) 优化着色器(Shaders)减少着色器中的计算复杂度,使用shader instance
图形学中的曲线和曲面绘制算法有哪些?如何实现贝塞尔曲线和贝塞尔曲面?
曲线和曲面绘制算法包括贝塞尔曲线、B样条曲线和NURBS。贝塞尔曲线通过控制点生成平滑曲线,贝塞尔曲面则扩展到3D空间。
图形学中的几何变换和坐标系变换有哪些?如何实现物体的旋转、平移和缩放?
几何变换包括平移、旋转和缩放,通过齐次变换矩阵"(Homogeneous Transformation Matrix)实现
什么是着色器?
着色器是一种程序,它控制着图形渲染的各个方面,如颜色、光照、纹理等。着色器通常在图形处理单元(GPU)上运行,从而实现对每个像素或顶点的精细控制。
常见的着色器类型包括:顶点着色器(Vertex Shader):处理图形中的顶点数据。它负责将顶点从模型空间转换到屏幕空间,并进行变换和光照计算。片段着色器(Fragment Shader):处理每个像素的颜色。它计算最终的像素颜色,包括纹理映射、光照和其他效果。几何着色器(Geometry Shader):可以生成新的几何体或修改现有几何体。它处理图形中的几何形状,并可以在顶点处理之后生成额外的顶点。计算着色器(Compute Shader):用于执行通用计算任务,而不仅仅是图形渲染。它可以用于复杂的物理模拟、粒子系统等。
解释顶点和片元着色器的作用和功能。
顶点着色器处理每个顶点的数据,如位置和颜色。片元着色器处理像素数据,计算每个片元的最终颜色,用于生成最终的图像效果。
图形渲染管线是什么?各个阶段的功能是什么。
渲染管线包括顶点处理、光栅化、片元处理等阶段。顶点处理计算顶点位置,光栅化生成片元,片元处理计算最终像素颜色。
图形学中的多边形剖分和三角网格生成技术有哪些?如何实现复杂模型的渲染和变形?
常见的图形学中的多边形剖分和三角网格生成技术包括:Delaunay三角剖分:用于生成不重叠的三角形网格,常用于地形建模和网格优化。Voronoi图:用于生成多边形网格,可以与Delaunay三角剖分结合使用。三角剖分算法:如Ear Clipping算法,常用于将任意多边形剖分成三角形。(2)实现复杂模型的渲染和变形:细分曲面技术,如Catmull-Clark细分,用于平滑和细化多边形网格,提升模型的视觉效果。
图形学中的反走样技术有哪些?
超级采样(Supersampling Anti-Aliasing, SSAA):将图像渲染到比目标分辨率高的更高分辨率,然后将其缩小到目标分辨率。计算开销大,因为需要渲染更多的像素。多重采样(Multisample Anti-Aliasing, MSAA):对每个像素进行多次采样(如1个像素采样4次),然后计算合成最终近似百分比的像素颜色。比SSAA性能开销小,但计算量也大。快速近似反走样(Fast Approximate Anti-Aliasing, FXAA):一种后处理技术,通过分析图像中的边缘并模糊这些边缘来减少锯齿。性能开销小,易于实现。但可能会导致图像模糊,特别是在细节丰富的图像中。时域抗锯齿(Temporal Anti-Aliasing, TAA):结合多个帧的信息,通过时间上的信息来减少锯齿。能够减少动态场景中的锯齿和闪烁。可能会引入“鬼影”现象(ghosting),需要对运动模糊和场景内容进行精细调整。自适应抗锯齿(Adaptive Anti-Aliasing):根据场景中边缘的复杂度自适应地选择不同的抗锯齿方法。能够在保持性能的同时提高图像质量。但实现复杂,需要在性能和质量之间进行平衡。
如何实现抖动效果?通过在图像中添加噪声或随机模式来平滑色彩过渡,使得色彩看起来更加均匀。常见的抖动算法包括Floyd-Steinberg抖动、Jarvis, Judice, and Ninke抖动等。对色彩过渡不平滑的图像有效,计算开销相对较小。
图形学中的虚拟现实和增强现实技术有哪些?如何实现虚拟场景的渲染和交互?
虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术包括头戴显示器、深度相机和实时渲染。VR支持:如果是VR场景,集成VR头显(如Oculus Rift、HTC Vive)的支持,处理头部跟踪、手柄输入等。AR支持:如果是AR场景,使用AR SDK(如ARKit、ARCore)来实现虚拟物体与现实世界的叠加,处理摄像头输入和位置跟踪。
图形学中的计算机动画和物理模拟技术有哪些?
(1)计算机动画技术包括骨骼动画、关键帧动画、程序生成动画、运动捕捉等。(2)物理模拟技术包括刚体动力学(Rigid Body Dynamics)、柔体动力学(Soft Body Dynamics)、流体力学(Fluid Dynamics)粒子流体模拟(Particle-Based Fluid Simulation)和布料模拟(Cloth Simulation)等