计算机图形学

从能量频谱到振幅

明确目标：我们要生成什么？根据物理海洋学的观测，海面高度通常被认为是一个高斯随机场。这意味着，如果我们想在频域中表达这个海面，我们需要生成一系列复数 $H_0$ 表示振幅，并且这些复数 $H_0$ 必须满足两个条件：

2026 年 03 月 30 日

3 分钟

FFT Ocean 计算机图形学 水体 ComputeShader

引入风向因素

真实的海浪是由风吹拂产生的，所以波浪的主要传播方向应该与风向 一致。但风是混沌的，波浪不会 100% 笔直地顺着风走，而是会以风向为主轴，向两侧呈扇形发散。

2026 年 03 月 30 日

1 分钟

FFT Ocean 计算机图形学 水体 ComputeShader

从像素坐标空间（空间域）到波矢量（波数域）

为了便于表示频谱信息和后续的傅里叶变换，我们需要从原本的基于像素位置的坐标空间，通过平移、拉伸，构建出原点在中心的、以基频为单位的波数坐标。 平移：居中处理 HLSL 折叠 复制 float nx = (float)id.x - (float)Size / 2.0; float …

2026 年 03 月 29 日

2 分钟

FFT Ocean 计算机图形学 水体 ComputeShader

使用 JONSWAP 初始化海洋频谱

JONSWAP 公式 (Joint North Sea Wave Project Spectrum) 是海洋工程和海岸工程中广泛使用的风浪频谱模型。 JONSWAP 数学公式公式和参数$$ S(\omega) = \alpha g^2 \omega^{-5} \exp\left[ …

2026 年 03 月 29 日

2 分钟

FFT Ocean 计算机图形学 水体 ComputeShader

FFT Ocean 导航

从像素坐标空间（空间域）到波矢量（波数域） /posts/ac8a5d7f 2. 使用 JONSWAP 初始化海洋频谱

2026 年 03 月 28 日

1 分钟

FFT Ocean 计算机图形学 水体

Gerstner Wave

Gerstner Waves 简介Gerstner Waves 最初是作为流体力学的一个精确解析解（严格推导）被提出，假设每一个水质点都在做圆周运动，那么在忽略粘性和假设流体不可压缩的情况下，这组方程可以完美满足流体力学的基本方程。 尽管 Gerstner Waves 是严格的数 …

2026 年 03 月 25 日

5 分钟

计算机图形学 水体

在片元阶段重建完整 TBN

前置计算：通过ddx、ddy计算 T、B数学推导1. 曲面参数化定义设三维几何表面由纹理坐标 $(u, v)$ 参数化，表面上的任意点 $P$ 可表示为：

2026 年 03 月 24 日

4 分钟

计算机图形学

深度图重建世界空间

深度图重建世界空间是从深度信息计算出对应像素的世界位置坐标，对于实现如阴影映射、环境遮挡和后处理效果（例如景深和运动模糊）等高级图形效果至关重要。

2025 年 08 月 03 日

2 分钟

技术美术 计算机图形学

常量缓冲区 CBuffer

在HLSL中，常量缓冲区 Constant Buffer（简称 CBuffer） 是一种用于在 CPU 与 GPU 之间高效传输常量数据 的机制，其对常量变量使用进行了优化，其特点是访问延迟更低，CPU 更新更频繁。

2025 年 07 月 23 日

1 分钟

HLSL 计算机图形学

纹理

注意 适用于DirectX10+的语法，旧版参考： 2D 纹理（Built-In）

2025 年 07 月 23 日

3 分钟

HLSL 计算机图形学

事件机制

GLFW 的事件机制基于回调函数（Callback Functions） 和事件轮询（Event Polling） 实现，其核心设计围绕“事件驱动”模型。 核心机制回调函数 CallbacksGLFW 允许用户注册自定义函数（回调函数），当特定事件发生时（如键盘输入、鼠标点击、窗 …

2025 年 07 月 20 日

2 分钟

计算机图形学 OpenGL

内部纹理存储格式 internalformat

internalformatinternalformat指的是函数glTexImage2D的一个参数，它指定的是纹理数据最终存储在GPU显存中所采用的格式​​。

2025 年 07 月 19 日

3 分钟

计算机图形学 OpenGL

齐次裁剪空间 与 NDC

齐次裁剪空间 Homogenous Clip Space在OpenGL等图形API中，顶点在通过顶点着色器（Vertex Shader）处理后，通常会输出一个 vec4 类型的位置变量，称为 gl_Position。这个 gl_Position 就处于 齐次裁剪空间 …

2025 年 07 月 19 日

2 分钟

计算机图形学

纹理

读取图像在使用纹理前，我们需要将读取对应的图像文件到CPU并对其进行解析。然而OpenGL作为图形API并不提供读取、解析图像文件的功能，因此我们需要自己实现或调用第三方库，这里就以第三方项目stb 的stb_image为例。

2025 年 07 月 19 日

5 分钟

计算机图形学 OpenGL

颜色信息

在计算机中颜色信息有两个重要参数，一是通道，二是位深。 更多详见：glTexImage2D - OpenGL 4 Reference Pages 通道指的是用于表示一个像素颜色所需独立数值的数量，决定了数据的存储格式，更多的通道能够表示更丰富的色彩。

2025 年 07 月 19 日

3 分钟

计算机图形学

MVP变换

MVP，全称是Model-View-Projection，是计算机拿到你的模型之后，把他呈现到你屏幕上进行的变换的必要流程，将局部空间变换到裁剪空间。

2025 年 07 月 18 日

2 分钟

计算机图形学

Uniform块 和 UBO

Uniform 块std140 内存布局规则OpenGL 提供了不同的 layout 策略来定义 Uniform 块的内存布局。最常用的是 std140，其规则如下：

2025 年 07 月 17 日

2 分钟

计算机图形学 OpenGL

Uniform数据传递

Uniform 是在着色器程序运行期间保持不变的全局变量（由CPU设置），用于从应用程序向着色器（Vertex/Fragment等）传递数据。 它是 只读变量（在 shader 中不能修改） 生命周期为 一次绘制调用（Draw Call） 所有顶点/片段共享同一个 uniform …

2025 年 07 月 17 日

2 分钟

计算机图形学 OpenGL

Wavefront OBJ数据结构 (基础)

OBJ 文件是一种简单的文本格式，用于存储 3D 模型信息（顶点、法线、纹理坐标、面连接关系）。 顶点坐标 (Vertex Position) 关键字: v 格式: v x y z [w] x, y, z: 三维坐标（浮点数） w: 可选齐次坐标，默认值 1.0 示例: OBJ …

2025 年 07 月 17 日

2 分钟

计算机图形学

结构体 和 接口块

结构体 声明： GLSL 折叠 复制 struct Vertex { vec3 position; } 点击展开查看更多 使用： GLSL 折叠 复制 void main() { Vertex vtx; vtx.position = vec3(1); } 点击展开查看更多 注意 …

2025 年 07 月 17 日

1 分钟

计算机图形学 OpenGL

面朝向

判断一个面的朝向（正面或背面）主要基于顶点缠绕顺序（Winding Order） 的规则。 缠绕顺序（Winding Order） 当定义三角形时，三个顶点的连接顺序决定了面的“缠绕方向”。 默认规则： 逆时针（CCW） 顶点顺序 → 正面（Front Face） 顺时针（CW） …

2025 年 07 月 17 日

1 分钟

计算机图形学

纹理环绕 和 纹理过滤

纹理环绕方式 环绕方式 描述 对应OpenGL选项 重复 重复纹理图像 GL_REPEAT 镜像重复 和重复一样，但每次重复图片是镜像放置的 GL_MIRRORED_REPEAT 边缘钳制 纹理坐标会被约束在0到1之间，超出的部分会重复纹理坐标的边缘 …

2025 年 07 月 17 日

2 分钟

计算机图形学

实例化 Instanced

假如你有一个有许多模型的场景，而这些模型的顶点数据都一样，只是进行了不同的世界空间的变换、顶点属性等，多次绘制之后，很快将达到一个瓶颈，这是因为你glDrawArrays或glDrawElements这样的函数(Draw call)过多。 如果我们能够将数据一次发送给GPU，然 …

2025 年 07 月 10 日

3 分钟

计算机图形学 OpenGL

执行渲染

执行渲染执行渲染所需： 完整的ShaderProgram VAO C 折叠 复制 glUseProgram(ShaderProgramID); // 使用着色器 glBindVertexArray(VAO); // 绑定VAO /* --- 绘制函数 --- */ // 法一：基 …

2025 年 07 月 10 日

2 分钟

计算机图形学 OpenGL

顶点数据传递

在执行渲染之前，需要将各种顶点相关的数据传递到顶点着色器中，如位置、法线、UV等 顶点数据传递流程 flowchart TB subgraph EBO["EBO"] e1["glGenBuffers"] --> …

2025 年 07 月 09 日

4 分钟

计算机图形学 OpenGL

着色器程序编译与链接

编译 C 折叠 复制 // 创建着色器对象 GLuint id = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER); // 传入着色器源码 glShaderSource(id, 1, &source_chars, NULL); // 编译着色器 …

2025 年 07 月 09 日

3 分钟

计算机图形学 OpenGL

GLAD 引入

GLAD 是一个开源的OpenGL 加载库（OpenGL Loader Library），它的主要作用是帮助开发者在不同的平台和环境下，动态加载 OpenGL 的函数指针，从而实现对 OpenGL 高级特性的访问。

2025 年 07 月 08 日

2 分钟

计算机图形学 OpenGL

GLFW 最小系统

GLFW是一个专门针对OpenGL的C语言库，它提供了一些渲染物体所需的最低限度的接口。它允许用户创建OpenGL上下文，定义窗口参数以及处理用户输入，这正是我们需要的。

2025 年 07 月 08 日

3 分钟

计算机图形学 OpenGL

OpenGL 导航

渲染流程 GLFW 最小系统

2025 年 07 月 08 日

1 分钟

计算机图形学 OpenGL

着色器基础

着色器管线 flowchart LR c1["CPU"] --> s1["顶点着色器"] subgraph x["细分着色器"] s2["细分控制着色器"] --> s3["细分验证着色器 …

2025 年 07 月 08 日

3 分钟

计算机图形学 OpenGL

dFdx、dFdy、fwidth

注意 在HLSL中为ddx、ddy 原理在光栅化时，GPUs会在同一时刻并行运行很多Fragment Shader，但是并不是一个Pixel一个Pixel去执行的，而是将其组织在2x2的一组Pixels分块中，去并行执行。而偏导数（dFdx、dFdy）就正好是计算的这一块像素中 …

2025 年 01 月 28 日

1 分钟

计算机图形学

模型法线的Model变换

为什么要进行Model变换原始的法线向量是模型空间（局部坐标系）的，当我们需要进行光照计算时，便需要将法线向量转换到世界空间，参与与同为世界空间的光照计算（或者处理光照向量）。

2024 年 12 月 02 日

2 分钟

计算机图形学