天空盒的原理

在實時渲染中，如果要繪製非常遠的物體，例如遠處的山、天空等，隨著觀察者的距離的移動，這個物體的大小是幾乎沒有什麼變化的，想象一下遠處有一座山，即使人走進十米、百米、甚至千米，這座山的大小也是幾乎不怎麼改變的，這個時候可以考慮採用天空盒技術。

所謂的天空盒其實就是將一個立方體展開，然後在六個面上貼上相應的貼圖，如上圖所示。
在實際的渲染中，將這個立方體始終罩在攝像機的周圍，讓攝像機始終處於這個立方體的中心位置，然後根據視線與立方體的交點的座標，來確定究竟要在哪一個面上進行紋理取樣。具體的對映方法為：設視線與立方體的交點為(x,y,z)$(x,y,z)$,在x、y、z$x、y、z$

中取絕對值最大的那個分量，根據它的符號來判定在哪個面上取樣。

然後讓其他兩個分量都除以最大分量的絕對值，這樣就讓另外兩個分量都對映到了[0,1]$[0,1]$內，然後就可以直接在對應的紋理上做紋理對映就行了，這個方法就是所謂的Cube Map，是天空盒方法的核心。以下是它的Vertex Shader和Pixel Shader，在Direct3D中可以直接用TextureCube，這樣就省去了做Cube Map的步驟。

cbuffer MatrixType
{
    matrix WorldMatrix;
    matrix ViewMatrix;
    matrix ProjectionMatrix;
 

};

struct VertexInputType
{
    float4 position : POSITION;
    float2 tex : TEXCOORD0; 
};

struct PixelInputType
{
    float4 position : SV_POSITION;
    float3 tex : TEXCOORD0;
};

PixelInputType main(VertexInputType input)
{
    PixelInputType output;
    input.position.w = 1.0f;

    output.position
 
 = mul(input.position,WorldMatrix);
    output.position = mul(output.position,ViewMatrix);
    output.position = mul(output.position,ProjectionMatrix);
    output.position.z = output.position.w;

    output.tex.x = input.position.x;
    output.tex.y = input.position.y;
    output.tex.z = input.position.z;

    return output;
};

TextureCube shaderTexture;
SamplerState SampleType;

struct PixelInputType
{
    float4 position : SV_POSITION;
    float3 tex : TEXCOORD0;
};

float4 PixelFunc(PixelInputType input) : SV_TARGET
{
    return shaderTexture.Sample(SampleType,input.tex);
};

天空盒的原理非常簡單，下面來探討關於天空盒的幾個細節問題。

z = w

在投影變換之後，會做一步透視除法，即讓四元向量的所有分量都除以它的W分量，從而使視錐體內的區域的x、y對映到[−1,1]$[-1,1]$，z對映到[0,1]$[0,1]$，從而根據透視除法之後的x、y、z$x、y、z$的範圍直接剔除掉那些不可見的頂點，如果令z=w$z=w$，就表示透視除法後的z=1$z=1$，也就是讓天空盒始終處於遠平面的位置，從而讓它被之後所有要繪製的物體遮擋住。由於z=1$z=1$，要修改深度測試的比較函式，即令 CD3D11_DEPTH_STENCIL_DESC 的desc.DepthFunc = D3D11_COMPARISON_LESS_EQUAL，如果比較函式是小於的話，由於深度緩衝的最大值本來就是1，無法通過深度測試的比較函式，最終天空盒是沒辦法被繪製出來的。

消隱問題

由於攝像機位於物體的內部，這個時候消隱的設定尤為重要，模型本身是沒有發生變化的，它的法線始終朝向外部，那麼視線與法線的夾角就變成了銳角，如果採用背面消隱，整個模型就會都被剔除掉，所以在繪製天空盒的時候，要麼取消消隱，要麼將消隱設定為正面消隱。

天空盒模型大小的限制

原則上模型的大小對於最終的結果沒有影響，因為在模型增大的時候，雖然它的面是變大了，但它離視錐也變遠了，因此最終視野內的大小是保持不變的，但是一定要保證模型始終處在視錐體的內部，即讓模型離攝像機最遠的點到攝像機的距離不超過攝像機到遠平面的距離，對於一個立方體模型來說，離中心最遠的點顯然是它的頂點，

d=3–√2a$$d=\frac{\sqrt{3}}{2}a$$a$a$為立方體的邊長，由d≤Zfar$$d\le Z_{far}$$得a≤23–√Zfar$$a\le \frac{2}{\sqrt{3}}{Z}_{far}$$因此天空盒的模型邊長有一個上界，在這個最大值以內都是可以的。

天空盒紋理的最佳大小

最終渲染的效果很大程度上取決於紋理大小與螢幕大小之間的關係，如果要達到最佳的效果，肯定是要讓紋理中的每一個紋素對應視窗中的每一個畫素，此時紋理大小與視窗大小的關係為：

Tsize=Rwidthtan(fov/2)$$T_{size}=\frac{R_{width}}{tan(fov/2)}$$其中Tsize$T_{size}$為紋理的大小，Rwidth$R_{width}$為視窗的寬度，fov$fov$為視錐體的視角。
下面來進行推導：

取遠平面上的兩點，設它們的x座標分別為x1$x1$、x2$x2$，這兩點顯然就是天空盒上的兩點。
現在計算它們歸一化後在視窗螢幕上的座標：

rx1=(x1d∗tan(fov/2)+1.0)2∗rwidth$$r_{x1}=\frac{(\frac{x1}{d\ast tan(fov/2)}+1.0)}{2}\ast r_{width}$$
解釋一下：其中x1d∗tan(fov/2)$\frac{x1}{d\ast tan(fov/2)}$將x1$x1$對映到[−1,1]$[-1,1]$，再加1併除以2就對映到了[0,1]$[0,1]$
同理rx2=(x2d∗tan(fov/2)+1.0)2∗rwidth$$rx 相關推薦 天空盒(SkyBox)的實現原理與細節 天空盒的原理 在實時渲染中，如果要繪製非常遠的物體，例如遠處的山、天空等，隨著觀察者的距離的移動，這個物體的大小是幾乎沒有什麼變化的，想象一下遠處有一座山，即使人走進十米、百米、甚至千米，這座山的大小也是幾乎不怎麼改變的，這個時候可以考慮採用天空盒技術。 Java線程池實現原理與技術 到來 res ble 的區別 數據庫連接 sca 講解 屬性 活動 本文將通過實現一個簡易的線程池理解線程池的原理，以及介紹JDK中自帶的線程池ThreadPoolExecutor和Executor框架。 1.無限制線程的缺陷 多線程的軟件設計方法確實可以最大限度地發揮 DirectX11 With Windows SDK--23 立方體映射：動態天空盒的實現 距離 ast 1.3 aps 環境 ctr ups strong 階段 前言 上一章的靜態天空盒已經可以滿足絕大部分日常使用了。但對於自帶反射/折射屬性的物體來說，它需要依賴天空盒進行繪制，但靜態天空盒並不會記錄周邊的物體，更不用說正在其周圍運動的物體了。因此我們需要在運行 DirectX11 With Windows SDK--23 立方體對映：動態天空盒的實現 前言 上一章的靜態天空盒已經可以滿足絕大部分日常使用了。但對於自帶反射/折射屬性的物體來說，它需要依賴天空盒進行繪製，但靜態天空盒並不會記錄周邊的物體，更不用說正在其周圍運動的物體了。因此我們需要在執行期間構建動態天空盒，將周邊物體繪製入當前的動態天空盒。 沒了解過靜態天空盒的讀者請先移步到下面的連結： 小冊上新：Taro 多端開發實現原理與專案實戰 學習一門技術的最好方法，就是在實踐中使用它。 Taro 也是如此。Taro 是由京東凹凸實驗室打造的一套遵循 React 語法規範的多端統一開發框架。他們為此專門撰寫了一本小冊子，主要介紹從 0 到 1 構建一個電商平臺的實戰過程。 我們通過一個從前端到後臺的完整實踐，可以經歷 React 語法的學習 Java執行緒池實現原理與技術I 無限制執行緒的缺陷 多執行緒的軟體設計方法確實可以最大限度地發揮多核處理器的計算能力，提高生產系統的吞吐量和效能。但是，若不加控制和管理的隨意使用執行緒，對系統的效能反而會產生不利的影響。 一種最為簡單的執行緒建立和回收的方法類似如下： new Thread(new  iOS開發 -- KVO的實現原理與具體應用 轉載連結：https://www.jianshu.com/p/e59bb8f59302 本文分為2個部分：概念與應用。概念部分旨在剖析 KVO 這一設計模式的實現原理；應用部分通過建立的專案，以說明 KVO 技術在 iOS 開發中所帶來的作用； 如果是作為剛接觸 KVO 爬蟲實現原理與實現技術 我們 定義 之間 告訴 url地址 執行 商品 增加 網絡爬蟲 原理知識小結 1、聚焦網絡爬蟲，由於其需要有目的地進行爬去，所以對於通常網絡爬蟲來說，必須要增加目標的定義和過濾機制，具體來說，此時，其執行原理和過程需要比通常網絡爬蟲多出3步，即目標的定義、無關連接的過濾、下 AOP的實現原理與應用場景 Spring AOP的實現原理與應用場景 作用：在不修改原始碼的情況下，可以實現功能的增強。 傳統的縱向體系程式碼複用： 橫向抽取機制（AOP思想）： AOP 思想： 基於代理思想，對原來目標物件，建立代理物件，在不修改原物件程式碼情況下，通過代理物件，呼叫增強 Java執行緒池實現原理與技術II 為了能夠更好地控制多執行緒，JDK提供了一套Executor框架，幫助開發人員有效地進行執行緒控制。Executor框架無論是newFixedThreadPool()方法、newSingleThreadExecutor()方法還是ewCachedThreadPool()方法，其內部實現均使用了 synchronized的實現原理與應用 Java程式碼在編譯後會變成Java位元組碼，位元組碼被類載入器載入到JVM裡，JVM執行位元組碼，最終需要轉化為彙編指令在CPU上執行，Java中所使用的併發機制依賴於JVM的實現和CPU的指令。 synchronized的實現原理與應用 在多執行緒併發程式設計中synchronized一直是元老級角色 volatile的實現原理與應用 Java程式碼在編譯後會變成Java位元組碼，位元組碼被類載入器載入到JVM裡，JVM執行位元組碼，最終需要轉化為彙編指令在CPU上執行，Java中所使用的併發機制依賴於JVM的實現和CPU的指令。 volatile的應用 在多執行緒併發程式設計中synchronized和volatile都扮演著重要的角 Taro 多端開發實現原理與專案實戰 學習一門技術的最好方法，就是在實踐中使用它。 Taro 也是如此。Taro 是由京東凹凸實驗室打 【效能優化】quicklink：實現原理與給前端的啟發 近來，GoogleChromeLabs 推出了 quicklink，用以實現連結資源的預載入（prefetch）。本文在介紹其實現思路的基礎上，會進一步探討在預載入方面前端工程師還可以做什麼。 1. quicklink 是什麼的？ quicklink 是一個通過預載入資源來提升後續方案速度的輕量級工具庫。 線上程式碼編輯器的實現原理與思路探討？ 問題補充：另外發現了一款線上編輯php的，名叫phpAnyWhere，看介紹應該是很強大的，但是由於必須要先有ftp伺服器賬號，而我填好真實有效的ftp後還是一直提示“Unable to connect to server!”鬱悶，也就沒能進到裡面的編輯介面了。  網址： http://phpanywher 神經網路卷積層的實現原理與視覺化其過程 (caffe為例) caffe中卷積層的實現 1 caffe卷積前向傳播 caffe前向傳播涉及到的類主要如下： 首先卷積層conv_layer.cpp中的Fprward進行前向傳播，呼叫父類base_conv_layer.cpp中的forward進行前向傳播，該函式 Java中synchronized的實現原理與應用 Java中的每一個物件都可以作為鎖，而在Synchronized實現同步的幾種方式中分別為： 普通同步方法：鎖是當前例項物件 靜態同步方法：鎖是當前類的Class物件 同步方法塊：鎖是Synchronized括號裡配置的物件 任何一個物件都一個Monit FactoryBean的實現原理與作用 // Bean工廠生產Bean例項物件 protected Object getObjectFromFactoryBean(FactoryBean factory, String beanName, boolean shouldPostProcess) { // Bean工廠是單態模式，並且Be jsonp 實現原理與jquery例項 前端實現 為了實現跨域請求，jsonp使用script標籤進行請求。後臺返回的資料並不是一個純粹的json資料，實際上是一個函式呼叫。 以jquery為例， jquery把jsonp封裝到ajax中，實際上並不是真正的ajax請求，只是方便呼叫。 增加兩個屬性jsonp, LoRa學習：LoRa通訊調製解調的實現原理與效能 LoRa學習：LoRa調製解調原理與效能 1、LoRa調變解調器原理 LoRa調變解調器採用專利擴頻調製和前向糾錯技術。與傳統的FSK、OOK調製技術相比，LoRa擴大了無線通訊鏈路的覆蓋範圍（實現了遠距離無線傳輸），提高了鏈路的魯棒性。。 開發人員可調整擴 $$