分形/计算机图形技术/3D

渲染

• API (C++、JS...)
• 后端（渲染器后端架构）
  • Linux、macOS 和 Windows 的 OpenGL 4.1+
  • Android 和 iOS 的 OpenGL ES 3.0+
  • macOS 和 iOS 的 Metal
  • Android、Linux、macOS 和 Windows 的 Vulkan 1.0
  • 所有平台的 WebGL 2.0

渲染

• 图像顺序渲染（基于 CPU 的光线追踪）
• 对象顺序渲染（基于 GPU 的渲染。更快，因为我们可以并行地对不同的顶点应用相同的指令。）

 "A single frame in Toy story 4 could take anywhere between 60 to 160 hours to render using CPU based ray tracing."Brendan Galea The Math behind (most) 3D games - Perspective Projection by  Brendan Galea

元素

• 网格
• 纹理（贴图）
• 几何变换
• 管道

3D 图形与矢量图形比与光栅图形有更多共同点。图像内容被指定为几何对象的列表。该技术被称为几何建模。

渲染场景 = 创建 3D 对象/世界的 2D 图像

光影

• Bartosz Ciechanowski 的光影
• Filament 中的基于物理的渲染

3d 静态图像

3D 图形程序的任务是将 3D 环境的规范转换为 2D 图片。

有两种方式可以生成这样的图片

• 实时渲染（交互式图形应用程序，如视频游戏或模拟）
• 非实时渲染（非交互式图形应用程序，如电影）。

使用 API 的主机程序（CPU）的编程语言

• C
• C++

特殊 API

• OpenGL
• WebGl
• Direct3D
• Vulkan
• OpenCl
• CUDA

着色器程序（GPU）的编程语言

• GLSL（OpenGl）
• HLSL（DirectX）
• Cg（NVIDIA 的着色语言）

管道或工作流程

3D 渲染

3D 管道包含

• 硬件管道（主内存、CPU、PCI Express 总线、GPU 和 GPU 内存）
• 软件管道

软件管道

• CPU 上的主机程序（在 CPU 上运行的 3D 程序）
• GPU 上的着色器程序（3D 数据处理的大部分）

主机程序的工作包括

• 初始化
• 设置或重新配置 3D 软件管道
• 构建着色器程序
• 将着色器程序传输到 GPU
• 数据管理
• 加载 3D 数据
• 处理 3D 数据
• 更新 3D 数据
• 将 3D 数据传输到 GPU
• 向 GPU 发送命令
• 处理用户输入并更新 3D 数据

着色器程序

• 顶点着色器
• 片段着色器
• 几何着色器

每个 API 都有自己的管道

• 
  OpenGL 1.0 管道
• 
  D3D11 管道
• 
  D3D 10 管道

网格

• MeshLab - 用于处理和编辑 3D 三角形网格的开源系统。

它提供了一组用于编辑、清理、修复、检查、渲染、纹理化和转换网格的工具。它提供了用于处理由 3D 数字化工具/设备生成的原始数据以及为 3D 打印准备模型的功能。

将 2D 图像转换为 3D

• 映射到黎曼球面的 2D 分形

对于每个像素的高度，可以使用

• 到边界的距离： "我使用距离估计方法 (DEM) 作为我高度值的依据。（反转、对数、缩放和拉伸等）" Duncan C
• 分数迭代值

3D 到 2D

• 将 3D 空间中的点投影到可以展开的圆柱形表面上，到平面上

从 2D 图像制作的视频或动画

视频和动画有什么区别？

用于进行转换的软件

• 分形论坛上的答案
• commons 帮助

参数平面

可以使用以下方法制作视频

• 在参数平面上沿着一些路径移动（例如内部和外部射线）
• 用于缩放动画的庞加莱半平面度量
• 缩放 到参数平面 使用自动确定最大迭代次数
• 更改配色方案（例如颜色循环 - Fractint）
• 更改算法的某些参数，例如
  • 逃逸时间算法的最大迭代次数
  • 逃逸值

路径

• 从 c=-0.75+i 到 c=-0.75-i 的直线。它大部分位于曼德勃罗集的外部（因此，朱利亚集是分离的，没有内部）。只有一个点 c=-0.75，其中 c 属于曼德勃罗集的边界（周期 1 和 2 双曲分量的根点）。在那个点上，朱利亚集有内部（抛物线）。
• 从 c=-2 到 c=1.65（曼德勃罗集的实切片）
• 以 -1 为中心，半径为 0.25 的圆
• 围绕主心形
• 参数沿着以 -0.29848658+0.65843271i 为中心，半径为 0.004 的圆形移动。在参数平面上，这在曼德勃罗分形的某个点周围形成了一个圆，该点以非常松散的螺旋形辐射出 11 根线。
• 以 -1.57621921451761 为中心，半径为 3.6 x 10^-10 的圆形移动。在参数平面上，这在那个位置的一个迷你勃罗特周围形成了一个圆，但没有穿过迷你勃罗特本身。