主线
124 篇- 01实时渲染Real-Time Rendering实时渲染的定义、帧率与刷新率、延迟与帧时间预算
- 02渲染管线Rendering Pipeline四个阶段、瓶颈、可选的几何阶段、固定功能与可编程
- 03坐标空间Coordinate Spaces模型到窗口的变换链、正交与透视投影、API 差异
- 04光栅化Rasterization三角形设置与遍历、采样方式、保守光栅化
- 05深度缓冲Z-Buffer可见性判断、半透明的局限、discard
- 06合并阶段与帧缓冲Merging & Framebuffer混合、模板缓冲、双缓冲
- 07GPU 并行架构GPU Parallel Architecture延迟隐藏、SIMD 与 warp、占用率、线程分歧
- 08可编程着色器与 GPU 管线Programmable Shaders & GPU PipelineGPU 各阶段的可控程度、统一着色器、uniform 与 varying、API 演进
- 09顶点着色器Vertex Shader输入装配、顶点法线、常见用途
- 10曲面细分与几何着色器Tessellation & Geometry Shader外壳着色器、细分器、域着色器、几何着色器、流输出
- 11像素着色器Pixel ShaderMRT 与延迟着色、2×2 quad 与导数、UAV、原子操作、ROV
- 12计算着色器Compute Shader线程组、共享内存、常见用途
- 13着色模型与光源Shading Models & Light Sources着色模型一般形式、方向光/点光/聚光灯、距离衰减与窗口函数
- 14着色频率与材质系统Shading Frequency & Material Systems逐顶点与逐像素、法线插值、着色器变体与材质系统
- 15抗锯齿Antialiasing采样定理、SSAA/MSAA/TAA/FXAA/SMAA 对比
- 16透明渲染与 Alpha 混合Transparency & Alpha Blendingover 运算符、排序、OIT、预乘 alpha
- 17显示编码与 sRGBDisplay Encoding & sRGBgamma 与 sRGB、线性工作流
- 18纹理映射管线Texturing Pipeline投影与对应函数、寻址模式、立方体贴图、程序纹理、alpha 测试
- 19纹理过滤与 MipmapTexture Filtering & Mipmap放大/缩小、mipmap、三线性、各向异性
- 20纹理压缩Texture CompressionBC/ETC/ASTC 块压缩格式与选择
- 21法线贴图与凹凸贴图Normal & Bump Mapping高度图、法线贴图、切线空间、过滤问题
- 22视差贴图Parallax Mapping视差偏移、POM、自阴影
- 23阴影基础与阴影体Shadow Basics & Shadow Volumes本影与半影、平面投影阴影、模板阴影体
- 24阴影贴图Shadow Mapping两遍流程、深度偏移与彼得潘、透视走样
- 25级联阴影贴图Cascaded Shadow Maps视锥分割、闪烁与级联过渡
- 26软阴影 PCF 与 PCSSSoft Shadows with PCF & PCSS先比较后过滤、遮挡物搜索与接触硬化
- 27滤波阴影贴图Filtered Shadow MapsVSM/ESM/MSM、漏光、体积阴影与接触阴影
- 28辐射度量学与光度学Radiometry & Photometry通量、辐照度、强度、辐亮度与对应光度单位
- 29色度学与色彩空间Colorimetry & Color SpacesCIE XYZ、色域、RGB 渲染的近似
- 30光谱渲染Spectral Rendering点采样波长、SampledSpectrum、每光线波长数、RGB 到光谱的 sigmoid 多项式(PBRT 4e 第 4 章)
- 31色调映射Tone MappingHDR 到显示、色调曲线、自动曝光、调色 LUT
- 32基于物理的着色Physically Based ShadingPBR 总览、金属度/粗糙度工作流、材质过滤
- 33光与物质的交互Light-Matter Interaction散射与吸收、折射率、金属与电介质、次表面尺度
- 34双向反射分布函数BRDF反射方程、互易与能量守恒、Lambert
- 35菲涅耳反射Fresnel ReflectanceSchlick 近似、F0 取值、全内反射
- 36微表面理论Microfacet TheoryNDF/GGX、Smith 遮蔽、多次散射补偿
- 37漫反射与次表面 BRDFDiffuse & Subsurface BRDF Models次表面反照率、光滑与粗糙漫反射模型
- 38布料着色Cloth Shading经验、微表面与微圆柱布料模型
- 39薄膜干涉与分层材质Thin-Film & Layered Materials波动光学效果、清漆层
- 40测量 BRDF 与数据驱动反射模型Measured BRDFs & Data-Driven Reflectance维数灾难、可见法线采样作参数化、数据驱动微表面分布(PBRT4)
- 41面光源Area Lights矢量辐照度、包裹光照、粗糙度修正与代表点、LTC
- 42多光源采样与光源 BVHMany-Light Sampling & Light BVH离散蒙特卡洛选光源、按功率与别名表、LightBounds 重要性、光源 BVH 与位轨迹(PBRT4)
- 43球面函数基Spherical Basis Functions环境立方体、球面高斯、球谐、AHD 与 Half-Life 2 基
- 44环境贴图Environment Mapping反射贴图、经纬度/球面/立方体/双抛物面/八面体投影、MatCap
- 45基于图像的光照Image-Based Lighting预滤波高光立方体、split sum、辐照度贴图与 SH 辐照度
- 46渲染方程Rendering Equation渲染方程、Heckbert 光路表示法、辐射度、路径追踪与混合方案
- 47环境光遮蔽Ambient OcclusionAO 定义、弯曲法线、遮蔽度、烘焙、SSAO/HBAO/GTAO、AO 着色
- 48方向遮蔽Directional Occlusion地平线贴图、环境孔径、方向遮蔽着色、镜面遮蔽
- 49预计算光照与光照贴图Precomputed Lighting & Light Maps烘焙、方向预照明、光照贴图参数化与接缝、辐照度体积与探针
- 50预计算辐射传输Precomputed Radiance TransferPRT、PCA 压缩、表面间传输与 Enlighten
- 51动态漫反射全局光照Dynamic Diffuse Global IlluminationRSM/VPL、LPV、体素锥追踪
- 52局部反射探针Localized Reflection Probes视差校正与反射代理、探针动态更新、平面反射
- 53屏幕空间反射Screen-Space Reflections深度缓冲步进、DDA、随机 SSR、层次深度追踪
- 54图像处理与后处理Image Processing & Post-Processing全屏 pass、高斯与可分离滤波、降采样、双边滤波与上采样、乒乓缓冲
- 55时间重投影Temporal Reprojection反向/正向重投影、滑动平均、帧插值
- 56泛光与镜头光晕Bloom & Lens Flare眩光现象、光晕遮挡衰减、光条、泛光流程
- 57景深Depth of Field弥散圆、散景、散布与收集、近景分离、边收集边散布
- 58运动模糊Motion Blur速度缓冲、瓦片最大速度、遮挡与背景估计、游戏中的取舍
- 59天空盒与固定视点技术Skyboxes & Fixed-View Techniques渲染谱系、固定视点、渐进细化、重光照、天空盒、光场、精灵与分层
- 60公告板Billboarding朝向构造、屏幕对齐/世界朝向/轴向、软粒子与球形公告板、云
- 61替身与深度精灵Impostors & Depth Sprites替身更新、公告板云、深度精灵与 LDI、浮雕纹理、几何图像
- 62粒子系统Particle Systems渲染效率、排序、粒子光照、透射率溅射与 FOM 阴影、GPU 模拟
- 63点云渲染Point Cloud RenderingQSplat、surfel、分层点云、SSAO 与 EDL 着色
- 64体素VoxelsSVO、体素化方法、移动立方体、水平集与锥追踪、DAG
- 65参与介质与体积散射Participating Media & Volumetric Scattering吸收/散射/消光系数、透射率、单次散射积分、相位函数、体数据可视化、froxel 与体积阴影
- 66雾与简易体积光照Fog & Simple Volumetric Lighting深度雾、高度雾、局部雾、水、光柱与屏幕空间光柱
- 67天空与云渲染Sky & Cloud Rendering大气 LUT、空气透视、云的光线步进与多次散射近似
- 68半透明表面与折射Translucent Surfaces & Refraction覆盖率与透射率、彩色透射、折射、焦散
- 69实时次表面散射Real-Time Subsurface Scattering包裹光照、预积分皮肤、纹理/屏幕空间扩散、深度图技术
- 70毛发渲染Hair & Fur Rendering发丝 BSDF(R/TT/TRT)、体积阴影、双重散射、壳与鳍
- 71卡通着色Toon ShadingNPR 概述、硬着色、色调分离、二维色调图
- 72轮廓边与几何描边Contour Edges & Geometric Outlining边的分类、背面偏移/膨胀/外壳描边、轮廓边检测与轮廓环、隐藏线与风格化笔画
- 73图像空间边缘检测Image-Space Edge DetectionG-buffer 边缘检测、Sobel、膨胀、DoG、绘画风格滤波
- 74笔触与表面风格化Stroke Surface Stylization浴室门效应、色调艺术贴图 TAM、主曲率笔触、graftal
- 75线框与线条渲染Wireframe & Line Rendering线在面上的偏移、重心坐标画边、隐藏线/遮挡线、光晕线
- 76文本渲染Text Rendering子像素渲染、字形纹理与微调、有符号距离场字体、GPU 曲线求值
- 77多边形三角化Polygon Triangulation数据来源、耳切法与凸剖分、模板缓冲填充、四边形对角线、边缘裂缝与 T 型顶点
- 78网格整合与顶点法线Mesh Consolidation & Vertex Normals合并与焊接、半边与定向、水密与流形、平滑组与按角度加权法线
- 79三角形带、扇与索引网格Triangle Strips, Fans & Indexed Meshes扇/带/索引网格、欧拉公式、ACMR、缓存无关布局、顶点与索引缓冲
- 80网格简化Mesh Simplification边折叠、QEM、渐进网格、顶点聚类、LOD 跳变
- 81顶点压缩与精度Vertex Compression & Precision标量量化、法线八面体编码、切线空间四元数、大世界精度
- 82参数曲面与贝塞尔面片Parametric Surfaces & Bézier Patches双线性与贝塞尔面片、贝塞尔三角形、面片拼接连续性、B 样条曲面
- 83PN 三角形与 Phong 细分PN Triangles & Phong Tessellation由点和法线构造曲面三角形、二次法线插值、Phong 细分
- 84隐式曲面与有符号距离函数Implicit Surfaces & Signed Distance FunctionsSDF 图元、梯度法线、并集与混合、光线步进、多边形化
- 85细分曲线与细分曲面Subdivision Curves & SurfacesChaikin 与 4 点方案、Loop、Catmull-Clark、折痕、置换细分
- 86高效曲面细分Efficient Tessellation分数细分、自适应细分判据与裂缝、split and dice、OpenSubdiv 与自适应四叉树
- 87渲染瓶颈定位与性能度量Bottleneck Location & Performance Measurement优化循环、分析工具、逐阶段瓶颈测试、毫秒而非 FPS、功耗度量
- 88绘制调用与状态切换优化Draw Calls & State Change Optimization缓冲放置、状态切换代价、冗余过滤、小批次与合并/实例化、排序键
- 89像素与帧缓冲优化Pixel & Framebuffer Optimization占用率与着色器 LOD、深度复杂度与过度绘制、z-prepass、YCoCg 棋盘、合并阶段
- 90空间数据结构Spatial Data StructuresBVH、轴对齐与多边形对齐 BSP、八叉树与松散八叉树、缓存友好布局、场景图
- 91剔除技术Culling TechniquesPVS、背面剔除与法线锥、层次视锥剔除与平面掩码、入口剔除、细节与小三角形剔除
- 92遮挡剔除Occlusion Culling遮挡查询、层次 Z 缓冲、两遍法、软件光栅化遮挡、GPU 剔除系统与间接绘制
- 93细节层次Level of DetailLOD 切换(混合/Alpha/几何变形)、距离与投影面积选择、迟滞、时间关键渲染
- 94大场景渲染与虚拟纹理Large Scenes & Virtual Texturing虚拟纹理与页表、反馈渲染、纹理转码、平铺流送
- 95地形渲染Terrain Rendering地形渲染(游戏、Google Earth、开源大世界引擎 Cesium 等)要在巨大高度场上按距离分配细节,同时控制内存、绘制调用和 LOD 之间的裂缝与跳变。主流 GPU 友好方案有:类似纹理 clipmap 的几何 clipmap、按瓦片复用顶点缓冲只换索引缓冲的分块方案、基于四叉树和屏幕空间误差的 chunked LOD、预存所有过渡索引缓冲的受限四叉树,以及 GPU 细分和压缩等补充手段。任何方案都可叠加分形噪声以在拉近时提供细节,许多系统也在加载时程序化生成地形。
- 96植被程序动画与着色Vegetation Procedural Animation & ShadingGPU 风弯曲、叶片透光近似(Crysis / GPU Gems 3):几何 clipmap、chunked LOD 与屏幕误差、豪斯多夫距离、裂缝修补、受限四叉树、GEA 高度场地形与水面
- 97延迟着色Deferred Shading多光源代价与光源范围、G-buffer、光照 pass 优化、透明与 MSAA 局限、光照预通道
- 98贴花渲染Decal Rendering网格贴花、投影贴花盒、延迟贴花与其瑕疵、分簇前向贴花
- 99分块着色Tiled Shading瓦片光源列表、tiled deferred 与 Forward+、深度范围剔除、HalfZ 与 2.5D、着色器特化
- 100分簇着色Clustered Shading三维簇划分、光源插入方式、z-binning、光源树、移动端、前向/延迟方案对比
- 101延迟纹理与可见性缓冲Deferred Texturing & Visibility Buffer虚拟延迟纹理、可见性缓冲、deferred+、计算换带宽
- 102对象空间与纹理空间着色Object- & Texture-Space ShadingReyes 微多边形、解耦采样、纹理空间着色、着色复用与异步着色
- 103VR 与 AR 显示基础VR & AR Display Fundamentals追踪与显示设备、动作到光子延迟与晕动症、姿态预测、镜头畸变与色差、滚动/全局显示、辐辏-调节冲突与瞳距
- 104VR 立体渲染优化VR Stereo Rendering OptimizationSDK 合成器、隐藏区域网格、畸变网格、实例化与多视图、多 GPU、多分辨率与镜头匹配着色、注视点渲染
- 105VR 渲染注意事项VR Rendering ConsiderationsHUD 深度、凹凸与公告板失效、屏幕空间效果、MSAA 优先、避免运动模糊与景深
- 106时间扭曲与异步重投影Timewarp & Asynchronous Reprojection抖动与余辉、时间扭曲、位置重投影、异步空间扭曲、late latching 与流水线
- 107硬件光栅化与透视校正插值Hardware Rasterization & Perspective-Correct Interpolation边函数、左上规则、分块遍历、保护带、透视校正重心坐标、保守光栅化
- 108GPU 计算调度与占用率GPU Compute Scheduling & Occupancy统一 ALU 与多处理器、warp 调度、quad 派发、占用率计算、回读延迟
- 109GPU 内存、缓冲压缩与多重缓冲GPU Memory, Buffer Compression & Multiple Buffering显存与 UMA、瓦片表、快速清除、颜色模式、自适应同步、单/双/三缓冲
- 110硬件深度剔除与纹理单元Hardware Depth Culling & Texture UnitsHiZ zmax/zmin、early-z 与禁用条件、有限差分导数、纹理缓存与 Morton 序
- 111并行图形架构与排序分类Parallel Graphics Architectures & Sort TaxonomyAmdahl 定律、sort-first/middle/last、负载均衡、光线追踪硬件
- 112GPU 架构案例GPU Architecture Case StudiesMali Bifrost 分块与 PLS、Pascal SM/GPC 与 tiled caching、Vega CU/ACE/DSBR/HBCC
- 113GPGPU 编程入门Introduction to GPGPU Programming数据并行、计算核函数与 CUDA、wavefront 与 SIMT、张量核心(GEA4)
- 114图形栈与渲染引擎架构Graphics Stack & Rendering Engine Architecture渲染问题的四种看法、渲染引擎类型、图形栈分层、保留模式与立即模式、应用层三项职责(GEA4)
- 115图形 API 设备、管线状态与资源Graphics API Devices, Pipeline State & Resources高层/底层 API、特性级别、设备、管线状态与上下文、资源与视图、根签名与无绑定(GEA4)
- 116网格着色器管线Mesh Shader Pipeline四种 GPU 管线、传统几何管线的问题、放大与网格着色器、特性级别(GEA4)
- 117硬件光线追踪管线Hardware Ray Tracing Pipeline加速结构、发射光线与处理结果、混合渲染用法、场景需描述两次的局限(GEA4)
- 118波前路径追踪Wavefront Path Tracing超级内核 vs 波前、SOA 与工作队列、按类型特化内核、CPU/GPU 内存层次对比(PBRT4)
- 119可微渲染与神经渲染Differentiable & Neural Rendering逆向渲染的优化形式、可见性不连续、AD/JIT、辐射反向传播、学习的数据结构与神经降噪(PBRT4)
- 120蒙特卡洛积分与重要性采样Monte Carlo Integration & Importance Sampling两类数值积分、蒙特卡洛估计器与无偏性、1/√N 误差、半球均匀与余弦采样、重要性采样与 MIS、俄罗斯轮盘赌(GEA4)
- 121随机光线追踪与路径追踪Stochastic Ray Tracing & Path Tracing眼睛光线与阴影光线、随机直接光照、递归间接光照、路径追踪、双向路径追踪与 MLT、降噪、BVH 与光线投射效率(GEA4)
- 122着色方程与经典光照模型Shading Equation & Classic Lighting Models从渲染方程到着色方程、环境光项、Lambert 与反照率、Phong/修正 Phong/Blinn-Phong、Gouraud 与平面着色、焦散与自发光技巧(GEA4)
- 123覆盖层与用户界面渲染Overlays & User Interface Rendering覆盖层的绘制方式、UI 图元四类、与文字系统的分工(GEA4)
- 124渲染开发与 GPU 调试工具Rendering Development & GPU Debugging ToolsDCC 工具、材质编辑器与材质库、PIX 与 Razor GPU 帧捕获(GEA4)
进阶:LearnOpenGL(着色器轨)
2 篇来源:Joey de Vries《LearnOpenGL》(https://learnopengl.com/);摘录见 raw/books/learnopengl/。只收 Shaders / Textures 与 Lighting → Advanced Lighting → PBR 的着色技术;跳过纯 GLFW/窗口/三角形搭建。与 BoS 重叠的颜色/噪声/SDF/图案链到 BoS 页,不另建重复页。理论页以「LearnOpenGL 的视角」补 GLSL 落地,不新建平行概念页。
- 01片元着色器与 GLSL 基础Fragment Shaders & GLSL Basics片元着色器(fragment shader)是在每个像素(片元)上并行执行的小程序:输入位置等信息,输出颜色。GLSL 是 OpenGL / OpenGL ES / WebGL 共用的着色语言;本书用全屏 billboard 上的像素着色练习,建立程序化图形的基础心智模型。
- 02着色器中的颜色Color in Shaders在 GLSL 里颜色与空间坐标共用 vec2/vec3/vec4:可用 .rgba / .xyzw / .stpq 或下标访问,并 swizzle 任意重排。mix 在 [0,1] 上混合;HSB(HSV)比 RGB 更直观,还可映到极坐标色轮。
进阶:The Book of Shaders(程序化片元)
9 篇来源:Patricio Gonzalez Vivo & Jen Lowe《The Book of Shaders》(https://thebookofshaders.com/);摘录见 raw/books/the-book-of-shaders/。站点 TOC 中 Simulation / 3D 与 Fractals、Image operations、Kernel、Filters 等章多为占位或 stub,未单独建页。
- 01塑形函数Shaping Functionspow / step / smoothstep / sin 组合与缓动(ch.05)
- 02二维 SDF 形状2D SDF Shapesstep 矩形、距离场圆、布尔组合(ch.07)
- 03着色器二维矩阵变换2D Matrix Transforms in Shaders平移与 mat2 旋转/缩放、YUV(ch.08)
- 04程序化图案Procedural Patternsfract 平铺、砖墙错位、Truchet(ch.09)
- 05着色器伪随机Shader Pseudorandomfract(sin)·大数、格子随机、确定性(ch.10)
- 06噪声函数Noise Functions值噪声、梯度噪声、Simplex(ch.11)
- 07细胞噪声Cellular NoiseWorley 格子邻域、Voronoi、voro-noise(ch.12)
- 08分形布朗运动Fractional Brownian Motion八度/空隙度/增益、湍流与脊、域扭曲(ch.13)
- 09着色器纹理采样Shader Texture Samplingsampler2D、归一化 UV、宽高比与 UV 扭曲(ch.15)
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范围:渲染管线、光照、着色、阴影、后处理
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实时渲染:实时渲染的定义、帧率与刷新率、延迟与帧时间预算
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渲染管线:四个阶段、瓶颈、可选的几何阶段、固定功能与可编程
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坐标空间:模型到窗口的变换链、正交与透视投影、API 差异
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光栅化:三角形设置与遍历、采样方式、保守光栅化
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深度缓冲:可见性判断、半透明的局限、discard
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合并阶段与帧缓冲:混合、模板缓冲、双缓冲
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GPU 并行架构:延迟隐藏、SIMD 与 warp、占用率、线程分歧
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可编程着色器与 GPU 管线:GPU 各阶段的可控程度、统一着色器、uniform 与 varying、API 演进
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顶点着色器:输入装配、顶点法线、常见用途
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曲面细分与几何着色器:外壳着色器、细分器、域着色器、几何着色器、流输出
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像素着色器:MRT 与延迟着色、2×2 quad 与导数、UAV、原子操作、ROV
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计算着色器:线程组、共享内存、常见用途
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着色模型与光源:着色模型一般形式、方向光/点光/聚光灯、距离衰减与窗口函数
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着色频率与材质系统:逐顶点与逐像素、法线插值、着色器变体与材质系统
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抗锯齿:采样定理、SSAA/MSAA/TAA/FXAA/SMAA 对比
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透明渲染与 Alpha 混合:over 运算符、排序、OIT、预乘 alpha
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显示编码与 sRGB:gamma 与 sRGB、线性工作流
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纹理映射管线:投影与对应函数、寻址模式、立方体贴图、程序纹理、alpha 测试
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纹理过滤与 Mipmap:放大/缩小、mipmap、三线性、各向异性
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纹理压缩:BC/ETC/ASTC 块压缩格式与选择
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法线贴图与凹凸贴图:高度图、法线贴图、切线空间、过滤问题
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视差贴图:视差偏移、POM、自阴影
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阴影基础与阴影体:本影与半影、平面投影阴影、模板阴影体
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阴影贴图:两遍流程、深度偏移与彼得潘、透视走样
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级联阴影贴图:视锥分割、闪烁与级联过渡
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软阴影 PCF 与 PCSS:先比较后过滤、遮挡物搜索与接触硬化
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滤波阴影贴图:VSM/ESM/MSM、漏光、体积阴影与接触阴影
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辐射度量学与光度学:通量、辐照度、强度、辐亮度与对应光度单位
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色度学与色彩空间:CIE XYZ、色域、RGB 渲染的近似
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光谱渲染:点采样波长、SampledSpectrum、每光线波长数、RGB 到光谱的 sigmoid 多项式(PBRT 4e 第 4 章)
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色调映射:HDR 到显示、色调曲线、自动曝光、调色 LUT
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基于物理的着色:PBR 总览、金属度/粗糙度工作流、材质过滤
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光与物质的交互:散射与吸收、折射率、金属与电介质、次表面尺度
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双向反射分布函数:反射方程、互易与能量守恒、Lambert
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菲涅耳反射:Schlick 近似、F0 取值、全内反射
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微表面理论:NDF/GGX、Smith 遮蔽、多次散射补偿
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漫反射与次表面 BRDF:次表面反照率、光滑与粗糙漫反射模型
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布料着色:经验、微表面与微圆柱布料模型
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薄膜干涉与分层材质:波动光学效果、清漆层
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测量 BRDF 与数据驱动反射模型:维数灾难、可见法线采样作参数化、数据驱动微表面分布(PBRT4)
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面光源:矢量辐照度、包裹光照、粗糙度修正与代表点、LTC
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多光源采样与光源 BVH:离散蒙特卡洛选光源、按功率与别名表、LightBounds 重要性、光源 BVH 与位轨迹(PBRT4)
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球面函数基:环境立方体、球面高斯、球谐、AHD 与 Half-Life 2 基
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环境贴图:反射贴图、经纬度/球面/立方体/双抛物面/八面体投影、MatCap
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基于图像的光照:预滤波高光立方体、split sum、辐照度贴图与 SH 辐照度
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渲染方程:渲染方程、Heckbert 光路表示法、辐射度、路径追踪与混合方案
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环境光遮蔽:AO 定义、弯曲法线、遮蔽度、烘焙、SSAO/HBAO/GTAO、AO 着色
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方向遮蔽:地平线贴图、环境孔径、方向遮蔽着色、镜面遮蔽
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预计算光照与光照贴图:烘焙、方向预照明、光照贴图参数化与接缝、辐照度体积与探针
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预计算辐射传输:PRT、PCA 压缩、表面间传输与 Enlighten
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动态漫反射全局光照:RSM/VPL、LPV、体素锥追踪
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局部反射探针:视差校正与反射代理、探针动态更新、平面反射
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屏幕空间反射:深度缓冲步进、DDA、随机 SSR、层次深度追踪
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图像处理与后处理:全屏 pass、高斯与可分离滤波、降采样、双边滤波与上采样、乒乓缓冲
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时间重投影:反向/正向重投影、滑动平均、帧插值
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泛光与镜头光晕:眩光现象、光晕遮挡衰减、光条、泛光流程
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景深:弥散圆、散景、散布与收集、近景分离、边收集边散布
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运动模糊:速度缓冲、瓦片最大速度、遮挡与背景估计、游戏中的取舍
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天空盒与固定视点技术:渲染谱系、固定视点、渐进细化、重光照、天空盒、光场、精灵与分层
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公告板:朝向构造、屏幕对齐/世界朝向/轴向、软粒子与球形公告板、云
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替身与深度精灵:替身更新、公告板云、深度精灵与 LDI、浮雕纹理、几何图像
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粒子系统:渲染效率、排序、粒子光照、透射率溅射与 FOM 阴影、GPU 模拟
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点云渲染:QSplat、surfel、分层点云、SSAO 与 EDL 着色
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体素:SVO、体素化方法、移动立方体、水平集与锥追踪、DAG
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参与介质与体积散射:吸收/散射/消光系数、透射率、单次散射积分、相位函数、体数据可视化、froxel 与体积阴影
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雾与简易体积光照:深度雾、高度雾、局部雾、水、光柱与屏幕空间光柱
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天空与云渲染:大气 LUT、空气透视、云的光线步进与多次散射近似
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半透明表面与折射:覆盖率与透射率、彩色透射、折射、焦散
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实时次表面散射:包裹光照、预积分皮肤、纹理/屏幕空间扩散、深度图技术
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毛发渲染:发丝 BSDF(R/TT/TRT)、体积阴影、双重散射、壳与鳍
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卡通着色:NPR 概述、硬着色、色调分离、二维色调图
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轮廓边与几何描边:边的分类、背面偏移/膨胀/外壳描边、轮廓边检测与轮廓环、隐藏线与风格化笔画
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图像空间边缘检测:G-buffer 边缘检测、Sobel、膨胀、DoG、绘画风格滤波
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笔触与表面风格化:浴室门效应、色调艺术贴图 TAM、主曲率笔触、graftal
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线框与线条渲染:线在面上的偏移、重心坐标画边、隐藏线/遮挡线、光晕线
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文本渲染:子像素渲染、字形纹理与微调、有符号距离场字体、GPU 曲线求值
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多边形三角化:数据来源、耳切法与凸剖分、模板缓冲填充、四边形对角线、边缘裂缝与 T 型顶点
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网格整合与顶点法线:合并与焊接、半边与定向、水密与流形、平滑组与按角度加权法线
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三角形带、扇与索引网格:扇/带/索引网格、欧拉公式、ACMR、缓存无关布局、顶点与索引缓冲
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网格简化:边折叠、QEM、渐进网格、顶点聚类、LOD 跳变
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顶点压缩与精度:标量量化、法线八面体编码、切线空间四元数、大世界精度
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参数曲面与贝塞尔面片:双线性与贝塞尔面片、贝塞尔三角形、面片拼接连续性、B 样条曲面
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PN 三角形与 Phong 细分:由点和法线构造曲面三角形、二次法线插值、Phong 细分
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隐式曲面与有符号距离函数:SDF 图元、梯度法线、并集与混合、光线步进、多边形化
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细分曲线与细分曲面:Chaikin 与 4 点方案、Loop、Catmull-Clark、折痕、置换细分
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高效曲面细分:分数细分、自适应细分判据与裂缝、split and dice、OpenSubdiv 与自适应四叉树
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渲染瓶颈定位与性能度量:优化循环、分析工具、逐阶段瓶颈测试、毫秒而非 FPS、功耗度量
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绘制调用与状态切换优化:缓冲放置、状态切换代价、冗余过滤、小批次与合并/实例化、排序键
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像素与帧缓冲优化:占用率与着色器 LOD、深度复杂度与过度绘制、z-prepass、YCoCg 棋盘、合并阶段
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空间数据结构:BVH、轴对齐与多边形对齐 BSP、八叉树与松散八叉树、缓存友好布局、场景图
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剔除技术:PVS、背面剔除与法线锥、层次视锥剔除与平面掩码、入口剔除、细节与小三角形剔除
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遮挡剔除:遮挡查询、层次 Z 缓冲、两遍法、软件光栅化遮挡、GPU 剔除系统与间接绘制
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细节层次:LOD 切换(混合/Alpha/几何变形)、距离与投影面积选择、迟滞、时间关键渲染
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大场景渲染与虚拟纹理:虚拟纹理与页表、反馈渲染、纹理转码、平铺流送
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植被程序动画与着色:GPU 风弯曲、叶片透光近似(Crysis / GPU Gems 3):几何 clipmap、chunked LOD 与屏幕误差、豪斯多夫距离、裂缝修补、受限四叉树、GEA 高度场地形与水面
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延迟着色:多光源代价与光源范围、G-buffer、光照 pass 优化、透明与 MSAA 局限、光照预通道
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贴花渲染:网格贴花、投影贴花盒、延迟贴花与其瑕疵、分簇前向贴花
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分块着色:瓦片光源列表、tiled deferred 与 Forward+、深度范围剔除、HalfZ 与 2.5D、着色器特化
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分簇着色:三维簇划分、光源插入方式、z-binning、光源树、移动端、前向/延迟方案对比
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延迟纹理与可见性缓冲:虚拟延迟纹理、可见性缓冲、deferred+、计算换带宽
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对象空间与纹理空间着色:Reyes 微多边形、解耦采样、纹理空间着色、着色复用与异步着色
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VR 与 AR 显示基础:追踪与显示设备、动作到光子延迟与晕动症、姿态预测、镜头畸变与色差、滚动/全局显示、辐辏-调节冲突与瞳距
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VR 立体渲染优化:SDK 合成器、隐藏区域网格、畸变网格、实例化与多视图、多 GPU、多分辨率与镜头匹配着色、注视点渲染
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VR 渲染注意事项:HUD 深度、凹凸与公告板失效、屏幕空间效果、MSAA 优先、避免运动模糊与景深
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时间扭曲与异步重投影:抖动与余辉、时间扭曲、位置重投影、异步空间扭曲、late latching 与流水线
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硬件光栅化与透视校正插值:边函数、左上规则、分块遍历、保护带、透视校正重心坐标、保守光栅化
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GPU 计算调度与占用率:统一 ALU 与多处理器、warp 调度、quad 派发、占用率计算、回读延迟
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GPU 内存、缓冲压缩与多重缓冲:显存与 UMA、瓦片表、快速清除、颜色模式、自适应同步、单/双/三缓冲
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硬件深度剔除与纹理单元:HiZ zmax/zmin、early-z 与禁用条件、有限差分导数、纹理缓存与 Morton 序
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并行图形架构与排序分类:Amdahl 定律、sort-first/middle/last、负载均衡、光线追踪硬件
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GPU 架构案例:Mali Bifrost 分块与 PLS、Pascal SM/GPC 与 tiled caching、Vega CU/ACE/DSBR/HBCC
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GPGPU 编程入门:数据并行、计算核函数与 CUDA、wavefront 与 SIMT、张量核心(GEA4)
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图形栈与渲染引擎架构:渲染问题的四种看法、渲染引擎类型、图形栈分层、保留模式与立即模式、应用层三项职责(GEA4)
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图形 API 设备、管线状态与资源:高层/底层 API、特性级别、设备、管线状态与上下文、资源与视图、根签名与无绑定(GEA4)
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网格着色器管线:四种 GPU 管线、传统几何管线的问题、放大与网格着色器、特性级别(GEA4)
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硬件光线追踪管线:加速结构、发射光线与处理结果、混合渲染用法、场景需描述两次的局限(GEA4)
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波前路径追踪:超级内核 vs 波前、SOA 与工作队列、按类型特化内核、CPU/GPU 内存层次对比(PBRT4)
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可微渲染与神经渲染:逆向渲染的优化形式、可见性不连续、AD/JIT、辐射反向传播、学习的数据结构与神经降噪(PBRT4)
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蒙特卡洛积分与重要性采样:两类数值积分、蒙特卡洛估计器与无偏性、1/√N 误差、半球均匀与余弦采样、重要性采样与 MIS、俄罗斯轮盘赌(GEA4)
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随机光线追踪与路径追踪:眼睛光线与阴影光线、随机直接光照、递归间接光照、路径追踪、双向路径追踪与 MLT、降噪、BVH 与光线投射效率(GEA4)
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着色方程与经典光照模型:从渲染方程到着色方程、环境光项、Lambert 与反照率、Phong/修正 Phong/Blinn-Phong、Gouraud 与平面着色、焦散与自发光技巧(GEA4)
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覆盖层与用户界面渲染:覆盖层的绘制方式、UI 图元四类、与文字系统的分工(GEA4)
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渲染开发与 GPU 调试工具:DCC 工具、材质编辑器与材质库、PIX 与 Razor GPU 帧捕获(GEA4)
进阶:GPU Gems(NVIDIA,在线免费)
来源:https://developer.nvidia.com/gpugems/ ;摘录只增不改,存于 GPU Gems 1–3(精选章节摘录)。优先合并既有概念页的「GPU Gems 的视角」,不新建平行页。
- Gems 3 高价值章已写入:Ch8/10/12–14/16–24/27–28(见 outputs/gpu-gems_progress.md)。新建 植被程序动画与着色。
- 进度与 resume:
outputs/gpu-gems_progress.md
进阶:LearnOpenGL(着色器轨)
来源:Joey de Vries《LearnOpenGL》(https://learnopengl.com/);摘录见
raw/books/learnopengl/。只收 Shaders / Textures 与 Lighting → Advanced Lighting → PBR 的着色技术;跳过纯 GLFW/窗口/三角形搭建。与 BoS 重叠的颜色/噪声/SDF/图案链到 BoS 页,不另建重复页。理论页以「LearnOpenGL 的视角」补 GLSL 落地,不新建平行概念页。
- 接口与纹理:扩展 片元着色器与 GLSL 基础、可编程着色器与 GPU 管线、着色器纹理采样、纹理过滤与 Mipmap(Shaders / Textures)
- 经典光照:扩展 着色器中的颜色、着色方程与经典光照模型、着色频率与材质系统、着色模型与光源(Colors → Multiple lights)
- 已补:Blinn-Phong → 着色方程与经典光照模型;Gamma → 显示编码与 sRGB。已完成着色器轨:Shadows(阴影贴图、软阴影 PCF 与 PCSS)、Normal/Parallax、HDR/Bloom、Deferred、SSAO、PBR/IBL(均以「LearnOpenGL 的视角」并入既有页;进度
outputs/learnopengl_progress.md标 DONE)
跨链:UE5 材质图与 HLSL
游戏开发/UE5:材质系统、材质图到 HLSL 的翻译、Custom 材质表达式。与 BoS/LearnOpenGL 的 GLSL 片元轨互补(UE 侧为 HLSL + 节点翻译)。
进阶:The Book of Shaders(程序化片元)
来源:Patricio Gonzalez Vivo & Jen Lowe《The Book of Shaders》(https://thebookofshaders.com/);摘录见
raw/books/the-book-of-shaders/。站点 TOC 中 Simulation / 3D 与 Fractals、Image operations、Kernel、Filters 等章多为占位或 stub,未单独建页。
- 片元着色器与 GLSL 基础:并行心智模型、GLSL 精度与禁止隐式转型、uniform / gl_FragCoord、运行环境(ch.00–04)
- 塑形函数:pow / step / smoothstep / sin 组合与缓动(ch.05)
- 着色器中的颜色:swizzle、mix、HSB 与极坐标色轮(ch.06)
- 二维 SDF 形状:step 矩形、距离场圆、布尔组合(ch.07)
- 着色器二维矩阵变换:平移与 mat2 旋转/缩放、YUV(ch.08)
- 程序化图案:fract 平铺、砖墙错位、Truchet(ch.09)
- 着色器伪随机:fract(sin)·大数、格子随机、确定性(ch.10)
- 噪声函数:值噪声、梯度噪声、Simplex(ch.11)
- 细胞噪声:Worley 格子邻域、Voronoi、voro-noise(ch.12)
- 分形布朗运动:八度/空隙度/增益、湍流与脊、域扭曲(ch.13)
- 着色器纹理采样:sampler2D、归一化 UV、宽高比与 UV 扭曲(ch.15)
引擎实现参考(虚幻引擎 5)
以下页面位于 游戏开发/UE5/,讲 UE5 如何落地本领域的理论,登记在 游戏开发地图:
- UE5 渲染架构:对应延迟/分块/分簇着色、多线程渲染、遮挡剔除
- Nanite 虚拟化几何体:对应细节层次、网格简化、剔除、绘制调用优化
- 虚拟阴影贴图:对应阴影贴图、级联阴影、PCF/PCSS 软阴影、虚拟纹理
- Lumen 全局光照与反射:对应渲染方程、动态 GI、SSR、SDF、AO
- TSR 与抗锯齿方案:对应抗锯齿、时间重投影、后处理链
- UE5 性能分析:对应瓶颈定位与性能度量、帧时间预算
- 后处理体积与效果:对应图像处理与后处理、色调映射、泛光、景深、运动模糊
- 光源类型与静态光照:对应着色模型与光源、面光源、预计算光照与光照贴图
- 天空大气与体积云:对应天空与云渲染、参与介质、级联阴影
- Substrate 材质:对应 BRDF、分层材质、基于物理的着色、延迟着色的 GBuffer
- 硬件光线追踪与路径追踪器:对应渲染方程、光线求交、空间数据结构
- 移动端渲染优化:对应绘制调用优化、像素与帧缓冲优化、瓶颈定位
- 地形系统:对应地形渲染、细节层次(组件/分段与 mip LOD)
- 水体系统:对应细节层次(四叉树瓦片与 LOD 变形)
- Chaos 布料:对应布料着色(外观)与蒙皮(模拟约束)
- MetaHuman 数字人:对应毛发渲染、次表面散射、细节层次
学习路径(参考 RTR4 章节顺序)
- 程序化片元:片元着色器与 GLSL 基础 → 塑形/颜色/SDF/矩阵/图案 → 随机与噪声族(The Book of Shaders) 0b. OpenGL 着色落地:Shaders/Textures → Lighting 全章 → Advanced Lighting → PBR(LearnOpenGL;见上节「进阶:LearnOpenGL」)
- 基础:实时渲染概念 → 渲染管线(第 2 章)→ GPU(第 3 章)→ 变换(第 4 章,与游戏数学共用)
- 外观:着色基础(第 5 章)→ 纹理(第 6 章)→ 阴影(第 7 章)→ 光与颜色(第 8 章)→ 基于物理的着色(第 9 章)
- 光照进阶:局部光照(第 10 章)→ 全局光照(第 11 章)→ 屏幕空间效果(第 12 章)
- 表现形式:多边形之外(第 13 章)→ 体积与半透明(第 14 章)→ 非真实感渲染(第 15 章)→ 多边形技术(第 16 章)→ 曲线与曲面(第 17 章)
- 性能:管线优化(第 18 章)→ 加速算法(第 19 章)→ 高效着色(第 20 章)
- 专题:VR/AR(第 21 章)→ 相交测试(第 22 章,与游戏数学共用)→ 图形硬件(第 23 章)
- GPU Gems 2(续):Ch9 STALKER→延迟着色;Ch14 Bunnell AO→环境光遮蔽;Ch16 大气散射→天空与云;Ch17 分支软阴影→软阴影 PCF;Ch19 屏幕折射→半透明与折射。
- GPU Gems 2 Ch10 动态辐照度环境图 → 基于图像的光照。
- GPU Gems 1:Ch9 阴影体→阴影基础;Ch11 PCF→软阴影;Ch12 全向/Ch14 PSM→阴影贴图;Ch16 SSS→实时次表面散射。
- GPU Gems 2 Ch18 顶点纹理水面→半透明与折射。
- GPU Gems 3 Part I:Ch1 程序化地形→地形渲染;Ch5 GAMeR 自适应细化→曲面细分与几何着色器。