前言
整理一下这学期的课程《计算机图形学》的知识点。，课程内容来自中国大学生慕课->计算机图形学->华中科技大学
可编程渲染管线
可编程渲染管线在流水中的三个阶段包括如下：
应用程序阶段(1.图元顶点数据 2.摄像机位置 3.光照纹理等)->几何阶段（1.变换和投影后的点 2.颜色 3.纹理）->光栅化阶段（输出刀屏幕的各个像素的颜色值）。 一个物体要在荧幕上显示就需要经历上述过程。在计算机图形学中输入的是一段结构特征数据，输出则是图形信号。比如一条直线为例：输入是直线的方程，输出则是屏幕上最接近在直线方程的像素点集合。
图形显示子系统结构 1.帧缓冲存储器（帧缓存）：一块用来存储颜色或者灰度值的存储空间 2.显示控制器，用于显示帧缓存中的数据。从计算机的组成结构中，最初显示控制器和帧缓存不在相同部件中，由于数据需要通过总线传输，因此在图形显示时需要从主存取数据再到视频显示控制器进行显示，这样需要占用总线，增加了负担。同时数据进行显示时需要扫描转换的，因此就加重了cpu的负担。后来随着技术的发展，将帧缓存，cpu中用于计算图形显示计算的部分组合在一起形成了图形处理器。也就是现在说的显卡（独立显卡）。显卡中最主要的部件就是GPU
应用程序阶段和几何阶段：应用程序阶段主要是由cpu完成计算的。几何阶段包括：1.顶点着色器 2.几何，曲面着色器 3.裁剪 4.屏幕映射。
顶点着色器完成模型变换，视图变换，顶点着色（确定顶点上的材质的光照效果）。
几何曲面着色器完成顶点的增删，进行曲面细分。
裁剪主要完成将几何图形投影刀一个规范化的空间中。判断可见性。
光栅化阶段 1.三角形的设置 2.三角形的遍历 3.片元着色器 4.片元操作。在遍历时通过插值得到许多图形的信息。这部分是固定的，由GPU完成。 片元着色则是将前面过程计算的数据进行图形的着色。 片元操作将帧缓存中的数据进行融合计算。最后才会得到每个帧缓存中每个像素点的颜色值。
着色器语言
openGL着色器语言 GLSL。着色器语言的代码以文本的形式保存，不通过cpu编译，在程序运行时通过显卡进行翻译。
openGL中使用着色器的流程： 1.创建着色器对象 2.源码关联到着色器对象 3.编译着色器 4.创建程序对象 5.着色器对象关联到程序对象
GLSL中的数据类型： 标量（int, uint float ..） 矢量(vec4 a=vec4(1.0,2.0,3.0,4.0)..) 矩阵(mat2 m=mat2(1.0,2.0,3.0,4.0) 是一个2*2矩阵) 结构和数组
EBO VBO VAO
EBO(element buffer object)索引缓冲区对象，是为了解决同一个顶点多洗重复调用的问题，可以减少内存空间浪费，提高执行效率。当需要使用重复的顶点时，通过顶点的位置索引来调用顶点，而不是对重复的顶点信息重复记录，重复调用。
VBO（vertex buffer object）顶点缓冲区对象，是在显卡中开辟一块内存缓冲区，用于存储顶点的各类属性信息，如顶点坐标，顶点法向量，顶点颜色数据等。在渲染时，可以直接从VBO中取出顶点的各类属性数据，由于VBO在显存而不是在内存中，不需要从CPU传输数据，处理效率更高。 所以可以理解为VBO就是显存中的一个存储区域，可以保持大量的顶点属性信息。并且可以开辟很多个VBO，每个VBO在OpenGL中有它的唯一标识ID，这个ID对应着具体的VBO的显存地址，通过这个ID可以对特定的VBO内的数据进行存取操作。
VAO(vertex array object)顶点数组对象。每次绘制模型之前需要绑定顶点的所有信息，当数据量很大时，重复这样的动作变得非常麻烦。VAO可以把这些所有的配置都存储在一个对象中，每次绘制模型时，只需要绑定这个VAO对象就可以了。 VAO是一个保存了所有顶点数据属性的状态结合，它存储了顶点数据的格式以及顶点数据所需的VBO对象的引用。
实验环境搭建，参考中国大学生慕课课程中视频讲解环境搭建过程。https://www.icourse163.org/course/0809HUST055-1003636001?utm_campaign=share&utm_medium=androidShare&utm_source=
椭圆的扫描转换算法：Bresenham算法 1.输入椭圆的长半轴a和短半轴b。 2.计算初值 d=b^2+a^2(-b+0.25),x=0,y=b; 3. 绘制（x,y）的三个对称点。4 判断d符号，根据中点推导更新下一步的x和y 5.根据不等式 2a^2(y-0.5)>2b^2(x+1)判断是否在上半部分，是则重复3，4.否则转6 6. 进入下半部分，计算下部分d的初值。7.绘制（x,y）的三个对称点。 8.判断d的符号，根据中点推到下一步的x和y取值。 9. 当y>0时继续执行，否则画完整个椭圆。
其中需要注意两个问题：1.判断何时从上半部分转到下半部分（即当法向量斜率小于1时进行转换，计算相邻取的两个点的斜率即可判断） 2.刚转入下半部分时，计算下半部分中点的初值。
多边形区域填充算法（对有多个顶点组成的多边形内部进行区域填充）： x-扫描线算法：1.确定多变形占有的最大扫描线数，得到多边形顶点的最大值和最小值。2.从ymin到ymax每次用一条扫描线填充 3.填充的步骤：a.求交 b.排序 c.交点配对 d.区间填色