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creation date: 2025-01-04 11:22
modification date: Saturday 4th January 2025 11:22:39
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# Games101
## 顶点着色器
### 数据输入
- 顶点布局
	- 每个顶点独有，且渲染中不变的数据
	- 模型顶点坐标、uv贴图、蒙皮骨骼
- 可变独占
	- 每个顶点独有，直接映射为纹理，通过uv坐标访问
- 共享资源
	- 每个顶点共享，经常变化的数据
	- MVP矩阵 、光照信息
### 空间变化
考虑相同模型的不同物体
- 模型空间
	- [x] 来自美术提供的源文件，共用同一份GPU顶点缓冲区
	- [ ] 加载模型骨骼动画，顶点蒙皮缓冲区
- 动画空间
	动画可以不一样，动画进度也可以不一样
	- 骨骼动画
		- CPU更新每根骨骼的位置
		- 加权计算蒙皮骨骼变换
			- 一个顶点加权4根骨骼就够了
	- 纹理动画
		- 普通关键帧动画
		- 骨骼动画烘培成纹理动画
- MVP矩阵
	- 世界空间
		- 模型变换矩阵 * 动画矩阵
		- 对单位向量进行变换，计算很方便
		- 模型坐标、模型xyz旋转、模型缩放
		- M = T * R * S ， 先缩放，再旋转，最后平移
		- 如何计算xyz旋转矩阵呢？
			- 固定一个轴，然后计算另外两个轴旋转后的坐标，能直接写出绕轴的旋转矩阵
			- 三个矩阵相乘就是最终旋转矩阵，顺序呢？UE是先Z再X再Y
	- 相机空间
		- 相机透视矩阵 * 世界空间
		- 要变换回单位向量，计算很复杂
			- 可以放过来求逆
			- 单位向量进行变换
			- 正交矩阵的逆是矩阵转置
				- 单位向量依然是单位向量
				- 单位向量依然互相垂直
				- 正交矩阵只改变了单位向量的方向
		- 相机坐标、相机朝向、相机UP方向
			- 相机朝向要变为-z方向，up方向要变为y方向
			- x 方向由 -z 和 y 叉乘得到
	- 投影空间
		- 相机投影矩阵 * 相机空间
		- 正交投影
			- 相机空间投影到立方体[-1,1]^3
			- 要变换回单位向量
			- 先平移再缩放
		- 透视投影
			- 正交投影矩阵(线性) * 透视投影矩阵(非线性)
		- 非线性变化特点
			- 把四棱锥挤压成长方体
			- 压缩有一个系数比n/z，三个坐标都有变化,z坐标变化未知
			- z坐标在近平面和远平面，需要保持z不变
			- 列出方程，求解矩阵
			- An + B = nn
			- Af  + B = ff
			- n   0   0    0
			- 0   n   0    0
			- 0   0  n+f -nf
			- 0   0   1    0
	- MVP矩阵 = 相机投影矩阵 * 相机矩阵 * 模型矩阵(TRS)
## 光线追踪
### 空间划分
- 网格
	- 体素游戏
	- 实现简单，空间开销大
	- 寻路方便、划分简单
- 四叉树、八叉树
	空间划分成四/八份, 检测子空间物体数量，数量太多就递归划分子空间
	- 和维度相关，分叉太多
	- 跨节点物体存储浪费
	- 动态物体会频繁变更节点树
- BSP树
	二叉树，每次使用超平面分割空间,分割时采取空间或物体均匀划分
	- 构建复杂，适合室内场景优化
	- 不适合处理动态物体，需要重新构建BSP树
- KD树
	- 超平面是轴对齐的特殊BSP树
- BVH树
### 数学算法
- 判断点和平面的关系

# 多线程

手机端，多线程拆分太细，会导致新的问题发热、耗电快

所以当任务量较小时，应该退化为单线程

## 实现

### 任务

- 对任务进行封装，变成一个可执行单元
- 从线程池获取线程，执行任务
- 线程调度，优先级、CPU大小核

### 线程安全

- 原子操作
  - std::atomic
- 加锁
- 无锁
  - 如果操作是线性的
  - 可以使用CAS循环操作
- 同步、异步
  - 条件变量、信号量

## 任务

### IO

- 我希望序列化的对象内存都是临时内存
- 序列化要有一个单独的内存分配器

### 渲染

- 封装记录API命令，然后再交给渲染线程
  - 只能降低api调用耗时，但是现代api开销没那么大
- 复制对象状态，传递给渲染线程绘制
  - 空间换时间，性能更好
  - 可见性检测、批处理、api调用

## 粒子



### 物理

### 动画

## Job系统

- 比如物理线程中，可以一次开多个小线程，并行计数，然后等待计算结果



## 内存管理

- 初始化后，大小不变的堆数组
  - 需要快速申请、快速释放
- 存储相同子类型的特殊数组
  - 顶点缓冲区
- 存储子类型的特殊数组，要求访问连续
- 帧缓存区、全局缓冲区、可回收缓冲区

## 异步回调

- 这样对异步资源需要进行封装
- 需要能让资源还能正常组装，而没有深度依赖
- 需要知道何时加载完毕
- 可以由异步切换到同步