《fundamentals-of-computer-graphics-4th》 Note01 ...
声明：本文章只是我对《fundamentals-of-computer-graphics-4th》的学习笔记
<hr/>1.1图形领域（Graphics Areas）
Graphics Areas 涵盖了很多方面
1.1.1 主要领域
[*]建模 Modeling————可存储在计算机上的具有形状和外观的数学规范（例如顶点），符合一定规则的插值方式，从而可描述一些光照模型
[*]渲染 Rendering————从3D计算机模型中创造着色图像
[*]动画 Animation————通过图像序列表现，在Modeling 和 Rendering 基础上加入了时间因素
1.1.2 其他领域
[*]用户交互 User interaction————美观用户界面
[*]VR————对3D图形呈现有着很高的要求
[*]可视化Visualization————给予用户图形化信息
[*]图像处理 Image processing————处理2D图像
[*]三维扫描 3D scanning————计算 3D models
[*]计算摄影 Computational photography————在计算机图形学、计算机视觉、图像处理上起作用
<hr/>1.2 （计算机图形学）主要应用（Major Applications）
[*]电子游戏 Video games————3D models and rendering
[*]卡通动画 Cartoons————某些传统的2D cartoons 的背景使用了3D models渲染
[*]视觉效果 Visual effects————通过3D models、 animation、rendering...合成环境，实现在现实中不能实现的效果，或者模拟现实物体
[*]动画电影 Animated films————大多和 Visual effects 类似，只是不追求真实
[*]CAD/CAM————计算机辅助设计（Computer - Aided Design）、计算机辅助制造（computer-aided manufacturing）
[*]仿真 Simulation————在实际操作前，通过仿真模拟一些测试
[*]医学成像 Medical imaging————应用之一：CT
[*]信息可视化 Information visualization————将 Data 以 images 的形式展现
<hr/>1.3 图形API （Graphics APIs）
（1）Graphics API————功能：在屏幕上表现 3D surfaces、images ......
（2.1）图形程序需要使用的2个API： Graphics API、User-interface API
[*]Graphics API————用于视觉输出
[*]User-interface API————获得用户输入
（2.2）两大主流的API范例
[*]集成方法：如Java，将图形和用户界面工具包集成
[*]独立方法：代表性的 Graphics API 有Direct3D、OpenGL，绘图指令使用C++
<hr/>1.4 图形流水线（Graphics Pipeline）
Graphics pipeline————将3D vertex locations 映射(map) 到 2D screen positions，对三角形进行着色处理，且使其前后顺序正确
[*]绘制三角形的前后顺序问题————使用 z-buffer（深度缓冲），通过一个专用存储器强行解决此问题
[*]几何操作问题————使用 4D coordinate space（由 3个过渡的几何坐标 和 第四个 homogeneous coordinate（齐次坐标）组成），通过4x4 matrix 和 4-vectors 表示
[*]处理模型的三角形数量问题————图像生成速度与需要绘制的三角形数量有关；远处和近处物体，可通过 不同级别的细节（LOD（level of detail））表现模型
<hr/>1.5数值问题（Numerical Issues）
（1）绝大部分计算机都遵循 IEEE floating-point standard（IEEE754浮点数表示法标准)
（2）IEEE floating-point中的三种特殊数值
[*]Infinity————值大于所有其他数字
[*]Minus infinity————值小于所有其他数字
[*]Not a number (NaN)————无意义的数，如0/0
（3）特殊值的运算
[*]https://www.zhihu.com/equation?tex=%5Cleft%5C%7B+%5Cbegin%7Barray%7D%7Bll%7D+%5Cinfty+%2B+%5Cinfty+%3D+%5Cinfty+%5C%5C+%5Cinfty+-+%5Cinfty+%3DNaN+%5C%5C+%5Cinfty+%2A+%5Cinfty%3D%5Cinfty%5C%5C+%5Cinfty%2F%5Cinfty+%3D+NaN+%5C%5C+%5Cinfty%2F0+%3D+%5Cinfty%5C%5C+0%2F0%3DNaN+%5C%5C+%2Ba%2F%28%2B%5Cinfty%29%3D%2B0+%5C%5C+-a%2F%28%2B%5Cinfty%29+%3D+-0+%5C%5C+%2Ba%2F%28%2B0%29+%3D+%2B%5Cinfty+%5C%5C-a%2F%28%2B0%29+%3D+-%5Cinfty+%5Cend%7Barray%7D+%5Cright.
[*]任何包含NaN的算数运算，结果都为NaN
[*]任何涉及NaN的Bool运算，结果都为False
<hr/>1.6效率（Efficiency）
（1）如今和20年前不同，现在是 内存Memory 跟不上 处理器Processor 的速度，提升效率需要有限和连贯的 内存访问
（2）使代码快速的几种方法：
[*]尽量少存储变量（最关键）：用更直接的方式写代码，尽量动态计算结果，而非储存它们
[*]优化模式编译
[*]找出关键瓶颈：使用任何现有的分析工具（如 ：Unity的渲染分析工具）来发现关键的瓶颈
[*]优化数据结构：检查数据结构以寻找改善局部性的方法。如果可能，使数据单元大小与目标体系结构上的缓存/页面大小相匹配
[*]重写源代码解决你发现的问题
[*]（顺便说一句：将浮点改为整形，不一定能提高速度，因为现在的GPU对浮点计算也很快）
<hr/>1.7 设计和编码图形程序（Designing and Coding Graphics Programs）
1.7.1 类（class）
————高效、整洁；
————一些常见的类：vector、matrix、colorRGBA......
[*]vector2、vector3、hvector（homogeneous vector 4维向量）
[*]RGB————有 3个 分量components
[*]Transform————4x4 matrix
[*]image————RGB pixels
1.7.2单精度 VS 双精度（float vs. double）
[*]float，内存占用少，但可能出现数值问题；double反之
[*]不论如何，在类中定义一个默认值（作者建议double 计算几何，float 计算Color）
1.7.3 调式图形程序（Debugging Graphics Programs）
几种Debug方法：
[*]尝试输出Test Image：观察图像输出，根据经验科学判断
[*]图像作为编码输出：输出渲染时的阶段参量（如法线...），判断其是否正确
[*]Using Debuger：断言程序、输出Log...
[*]数据可视化：显示、打印一些数据
<hr/>文章中涵盖了我的一些个人理解，如有错误或者不妥之处，欢迎大佬指正
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