2. 圖形渲染管線

鏈條的堅固程度取決於它最薄弱的環節。
--匿名者

本章介紹實時圖形渲染的核心元件，即圖形渲染管線，也簡稱為“管線”。管線的主要功能是通過給定虛擬相機、三維物件、光源等，生成或渲染二維影象。因此，渲染管線是實時渲染的基礎工具。使用管線的過程如圖2.1所示。影象中物件的位置和形狀由它們的幾何形狀、環境特徵以及相機在該環境中的位置決定。物件的外觀受材料屬性、光源、紋理（應用於表面的影象）和著色方程的影響。

圖2.1. 在左圖中，一個虛擬相機位於金字塔的頂端（四條線會聚的地方）。僅渲染檢視體積內的圖元。對於透視渲染的影象（如這裡的情況），檢視體積是一個平截頭體(frustum,複數為frusta），即具有矩形底部的截稜錐。右圖顯示了相機“看到”的內容。請注意，左側影象中的紅色甜甜圈形狀不在右側的渲染中，因為它位於視錐體之外。此外，左圖中扭曲的藍色稜鏡被剪裁在平截頭體的頂平面上。

我們將解釋渲染管線的不同階段，重點是功能而不是實現。應用這些階段的相關細節將在後面的章節中介紹。