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creation date: 2025-01-04 11:22
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modification date: Saturday 4th January 2025 11:22:39
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# Games101
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## 顶点着色器
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### 数据输入
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- 顶点布局
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- 每个顶点独有，且渲染中不变的数据
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- 模型顶点坐标、uv贴图、蒙皮骨骼
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- 可变独占
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- 每个顶点独有，直接映射为纹理，通过uv坐标访问
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- 共享资源
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- 每个顶点共享，经常变化的数据
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- MVP矩阵 、光照信息
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### 空间变化
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考虑相同模型的不同物体
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- 模型空间
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- [x] 来自美术提供的源文件，共用同一份GPU顶点缓冲区
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- [ ] 加载模型骨骼动画，顶点蒙皮缓冲区
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- 动画空间
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动画可以不一样，动画进度也可以不一样
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- 骨骼动画
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- CPU更新每根骨骼的位置
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- 加权计算蒙皮骨骼变换
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- 一个顶点加权4根骨骼就够了
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- 纹理动画
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- 普通关键帧动画
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- 骨骼动画烘培成纹理动画
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- MVP矩阵
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- 世界空间
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- 模型变换矩阵 * 动画矩阵
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- 对单位向量进行变换，计算很方便
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- 模型坐标、模型xyz旋转、模型缩放
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- M = T * R * S ， 先缩放，再旋转，最后平移
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- 如何计算xyz旋转矩阵呢？
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- 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
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- 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
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- 相机空间
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- 相机透视矩阵 * 世界空间
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- 要变换回单位向量，计算很复杂
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- 可以放过来求逆
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- 单位向量进行变换
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- 正交矩阵的逆是矩阵转置
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- 单位向量依然是单位向量
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- 单位向量依然互相垂直
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- 正交矩阵只改变了单位向量的方向
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- 相机坐标、相机朝向、相机UP方向
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- 相机朝向要变为-z方向，up方向要变为y方向
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- x 方向由 -z 和 y 叉乘得到
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- 投影空间
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- 相机投影矩阵 * 相机空间
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- 正交投影
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- 相机空间投影到立方体[-1,1]^3
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- 要变换回单位向量
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- 先平移再缩放
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- 透视投影
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- 正交投影矩阵(线性) * 透视投影矩阵(非线性)
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- 非线性变化特点
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- 把四棱锥挤压成长方体
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- 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
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- z坐标在近平面和远平面，需要保持z不变
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- 列出方程，求解矩阵
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- An + B = nn
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- Af + B = ff
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- n 0 0 0
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- 0 n 0 0
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- 0 0 n+f -nf
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- 0 0 1 0
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- MVP矩阵 = 相机投影矩阵 * 相机矩阵 * 模型矩阵(TRS)
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## 光线追踪
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### 空间划分
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- 网格
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- 体素游戏
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- 实现简单，空间开销大
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- 寻路方便、划分简单
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- 四叉树、八叉树
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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
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- 和维度相关，分叉太多
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- 跨节点物体存储浪费
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- 动态物体会频繁变更节点树
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- BSP树
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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
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- 构建复杂，适合室内场景优化
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- 不适合处理动态物体，需要重新构建BSP树
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- KD树
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- 超平面是轴对齐的特殊BSP树
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- BVH树
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### 数学算法
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- 判断点和平面的关系
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# 多线程
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手机端，多线程拆分太细，会导致新的问题发热、耗电快
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所以当任务量较小时，应该退化为单线程
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## 实现
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### 任务
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- 对任务进行封装，变成一个可执行单元
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- 从线程池获取线程，执行任务
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- 线程调度，优先级、CPU大小核
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### 线程安全
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- 原子操作
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- std::atomic
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- 加锁
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- 无锁
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- 如果操作是线性的
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- 可以使用CAS循环操作
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- 同步、异步
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- 条件变量、信号量
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## 任务
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### IO
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- 我希望序列化的对象内存都是临时内存
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- 序列化要有一个单独的内存分配器
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### 渲染
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- 封装记录API命令，然后再交给渲染线程
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- 只能降低api调用耗时，但是现代api开销没那么大
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- 复制对象状态，传递给渲染线程绘制
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- 空间换时间，性能更好
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- 可见性检测、批处理、api调用
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## 粒子
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### 物理
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### 动画
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## Job系统
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- 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
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## 内存管理
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- 初始化后，大小不变的堆数组
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- 需要快速申请、快速释放
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- 存储相同子类型的特殊数组
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- 顶点缓冲区
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- 存储子类型的特殊数组，要求访问连续
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- 帧缓存区、全局缓冲区、可回收缓冲区
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## 异步回调
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- 这样对异步资源需要进行封装
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- 需要能让资源还能正常组装，而没有深度依赖
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- 需要知道何时加载完毕
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- 可以由异步切换到同步
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