图形管道
渲染一幅带有基本光照的的单个图像，图像管道中数据流的概况大致如下：
- 建立场景：开始渲染之前，需要预先设定对整个场景有效的一些选项。比如，要建立摄像机位置（要选择进行渲染的出发点-视点，渲染的输出-视图）。
- 可见性检测：选好了摄像机，就要决定场景中哪些物体是可见的。可见性检测对实时渲染极为重要，因为我们不需要花时间去渲染那些我们看不到的东西。
- 设置物体级的渲染状态：如果有些物体是潜在可见，就要把它实际绘制出来。每个物体的渲染设置可能是不同的，在渲染该物体的任何片源之前，首先要设置上述选项，比如纹理映射。
- 几何体的生成与提交：向API提交几何体，通常提交的数据是种种形式的三角形，可能会应用LOD，或者渐进式生成几何体。
- 变换与光照：
- 背面剔除与裁剪：那些背对摄像机的三角形被去除（背面剔除），三角形在视锥外的部分也被剔除（裁剪）。
- 投影到屏幕空间：在3D裁剪空间中产生的多边形，被投影到输出窗口的2D屏幕空间里。
- 光栅化：当把裁剪过后的多边形转换到屏幕空间后，就到了光栅化阶段。光栅化是指计算应绘制三角形上哪些像素的过程，并为接下来的像素着色阶段提供合理的插值参数（如光照和纹理映射坐标）。
- 像素着色：最后，在管道的最后阶段，计算三角形的色彩，接着把这些颜色写至屏幕，这时可能需要alpha混合与z-缓冲。
坐标空间
- 摄像机空间：通过视变换，顶点从世界空间变换到摄像机空间，使用的坐标系一般为左手坐标系。
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裁剪空间：从摄像机空间，定点又被变换到裁剪空间，又称标准视体空间，该空间对应的矩阵成为裁剪矩阵。裁剪矩阵将有用信息放入向量的w值中，主要用处有：为透视投影准备向量，由除以w来实现；规范化x,y,z，使它们可与w比较。
为透视投影做准备：4D齐次向量中由除以w而得到对应的3D向量，裁剪矩阵通过正确计算w的值，以得到正确的投影。设要投影到垂直于z轴且距离原点为d的平面。投影平面在视锥内的矩形部分将映射到屏幕，如果改变d。投影平面将前后移动，在一个真正的摄像机中，这样变化焦距将产生放大、缩小的效果。但对计算机内的投影平面不会如此，在真的摄像机中，增大焦距使像变大了，而底片位置不变，所以物体变大。在计算机中，增大焦距，像也会变大，但是“底片”（投影平面在视锥内的部分）也变大了，因为他们变化的比例一致，所以渲染出的图像不变。因此，在计算机图形学中，缩放完全由视锥的形状控制，d的值并不重要。所以假设d=1。
裁剪矩阵.PNG
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屏幕空间：一旦视锥完成了几何体裁剪，即可向屏幕空间投影，从而对应于真正的屏幕像素。因为屏幕空间是2D的，所以要进行一次3D到2D的映射以得到正确的2D坐标。
2D-3D.PNG
输出窗口.PNG
光照与雾化
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标准光照方程
颜色值=镜面反射分量+散射分量+环境分量
其中的颜色值是打开光照情况下计算的，与关闭光照情况下计算的结果不同计算机图形学中的“光照”是指取关闭光照情况下的纹理颜色值进行计算，一般情况下得到的结果比原纹理颜色暗。
镜面反射分量是指由光源直接经物体表面反射入眼睛的光线。
漫反射分量反应的是散开的随机方向上的反射，由物体的粗糙程度决定。
环境光分量取决于材质和全局环境光。好比在现实世界中，光线经常在经历多于一次的反射后进入眼睛，如在黑暗的房间打开冰箱，整个房间都会变得亮一些。
