CS学习从入门到入土

注：本文内容已全部移动到 顶点、图元与屏幕映射 的「模型的表示」与「网格几何体的操作」两节，此文件待删除。

需要预先了解： channel sync 包与原子操作 context 一个请求往往要派生多个 goroutine：查数据库、调下游服务、写日志。如果其中一步超时或客户端断开，其他步骤需要尽快停下。context 就是用来统一传递取消信号、截止时间和请求范围内的元数据的标准机制。 需求引入 假设一个函数要并发做三件事，任何一件失败或超时就整体放弃。如果每个 goroutine 各自用 done channel，代码会变成一堆手写的通知逻辑： done1 := make(chan struct{}) done2 := make(chan struct{}) // 谁来关闭？超时怎么办？取消要不要级联？ context 把这些问题标准化：它是一棵可级联取消的树，父节点取消时所有子节点都会收到通知。 Context 接口 type Context interface { Deadline() (deadline time.Time, ok bool) Done() <-chan struct{...

需要预先学习： 着色与渲染管线 着色器 Phong 反射模型 着色与渲染管线 中给出了 Blinn-Phong 反射模型的数学形式，这篇笔记把它的前身——Phong 反射模型（Phong reflection model）——与 Blinn-Phong 放在一起对比，并分别给出对应的 GLSL 实现。 两个模型都是局部光照模型（local illumination model）：每个片元独立计算颜色，只依赖光源、表面材质与观察方向，不考虑阴影与光线的多次反弹。它们共享同一个框架，把片元的输出颜色分解为三个分量之和： L=La+Ld+LsL = L_a + L_d + L_s L=La​+Ld​+Ls​ 分量 名称 模拟的现象 是否依赖观察方向 LaL_aLa​ 环境光（ambient） 光线多次反弹形成的间接光照 否 LdL_dLd​ 漫反射（diffuse） 粗糙表面向各个方向均匀散射 否 LsL_sLs​ 高光（specular） 光滑表面向镜像方向集中反射 是 两者的区别只在第三项——高光的计算方式：Phong 用反...

需要预先了解： 指针 变量与常量 常量指针：指向常量的指针。 1. 该指针指向常量，被其指向的内容不可修改。 int a = 10; const int *ptr = &a; *ptr = 20; // 错误操作，不可以修改常量指针指向的内容 即使常量指针指向的是变量，也不可以通过常量指针对其进行修改。 2. 该指针本身为变量，可以修改指针的指向。 int a = 10, b = 20; const int *ptr = &a; ptr = &b; // 正确，允许修改指针指向 指针常量：指针本身是常量，指向不可改变。 1. 该指针指向的是变量，可以修改指针指向的内容。 int a = 10; int *const ptr = &a; *ptr = 20; // 正确，允许修改指针常量所指向的内容 2. 该指针本身为常量，不可以修改指针的指向。 int a = 10, b = 20; int * const ptr = &a; ptr =...

需要预先学习： 深度缓冲 ShadowMapping（阴影贴图） 着色与渲染管线 里提过，着色是局部的：每个点只根据光源与自身材质计算颜色，完全不知道其他物体的存在。所以 Blinn-Phong 管线本身画不出阴影——被遮挡的点和直接被照亮的点会得到相同的着色结果。ShadowMapping（阴影贴图）为光栅化管线补上这块能力，出发点是一个关键观察： 一个点不在阴影中，当且仅当光源能直接看到这个点。 "从某个视点看，谁能被看见"正是 深度缓冲 解决的问题。ShadowMapping 的思路，就是把深度测试搬到光源的位置再做一遍。 算法流程 ShadowMapping 分两遍（two-pass）渲染。 Pass 1：从光源渲染场景，只记深度。把光源当作一台摄像机——平行光配正交投影，点光源配透视投影（见 视图（摄像机）与投影）——渲染整个场景，但不存颜色，只把深度缓冲存下来。这张深度图就是阴影贴图（shadow map）：它记录了从光源看过去，每个方向上最近的表面有多远。 **Pass 2：从摄像机正常渲染场景。**着...

需要预先了解： goroutine 与并发初探 channel sync 包与原子操作 context 并发设计模式与陷阱总结 前四篇讲了 goroutine、channel、同步原语和 context 的用法，这一篇把它们组织成可复用的模式，并把并发编程里最容易踩的坑集中列出来。 pipeline **pipeline（流水线）**把任务拆成若干阶段，每个阶段的输入输出都是 channel，数据像流水一样流过： // 生成器：产生数据 func gen(nums ...int) <-chan int { out := make(chan int) go func() { defer close(out) for _, n := range nums { out <- n } }() return out } // 阶段：处理数据 func square(in <-chan int) <-chan int { out ...

需要预先学习： 阴影 ShadowMap 阴影 中讲过 ShadowMapping 的原理：把深度测试搬到光源位置再做一遍，用"光源视角记深度 + 摄像机视角比深度"的两遍框架判断片元是否被遮挡。这篇笔记把它落地成 OpenGL 代码，并在这个基础上实现 PCF 与 PCSS。 基本原理回顾 ShadowMapping 分两遍渲染： Pass 1：从光源渲染场景，只记深度。 平行光配正交投影，把场景画进一张深度贴图（depth map）——只写深度缓冲，不写颜色。深度贴图记录了从光源看过去每个方向上最近的表面距离。 Pass 2：从摄像机正常渲染场景。 着色时把片元变换到光源的观察空间，投影得到它对应的贴图坐标与深度，与贴图中记录的最近深度比较：片元更远，说明它前面有别的表面挡光，在阴影中。 // 伪代码：Pass 2 中的阴影判断 float d_frag = to_light_view(fragment.pos).z; // 片元在光源视角下的深度 float d_map = shadow_map.sample(uv); ...

引用 引用（Reference） 是一个已存在变量的别名，它提供了一种更方便的方式来间接访问变量，语法为类型 &别名 = 变量名;: int num = 10; int& ref = num; // ref 是变量 num 的别名 引用的注意事项 1. 引用必须在定义的时候初始化。 int& ref; // 错误操作 2. 引用不能再绑定其它变量。 int num1 = 10, num2 = 20; int& ref = num1; ref = num2; // 这个操作是把 num2 的值赋给 num1，而不是让ref成为num2的引用 常引用 常引用（Const Reference） 是指向常量的引用，使用const关键字修饰，语法为const 类型 &常引用名 = 变量名/常量名。 int num = 10; const int& const_ref = num; 即使常引用指向的是变量，也不允许通过引用对其进行修改。 左值与右值 左值 左值（lvalue）：具有持久内存地...

需要预先学习： 光栅化 光线追踪 光栅化 处理的是"每个三角形覆盖哪些像素"，从几何走向图像；着色与渲染管线 里的着色是局部的——每个点只依赖光源与自身材质，不知道其他物体的存在。于是阴影要靠 ShadowMapping 单独补救，镜面反射要靠额外的 pass 画，多次反弹的间接光只能用一个常数环境光糊弄过去。 光线追踪（ray tracing）换一个方向思考：既然光从光源出发，经过物体的反射、折射，最终进入人眼，那么从摄像机出发，沿像素方向把这条路径倒着走一遍，同样能算出像素的颜色。它模拟的是光的传播本身，全局光照的效果（阴影、反射、折射、多次反弹）自然地包含在流程里，代价是计算量大得多。本篇以经典的 Whitted 风格光线追踪（Whitted-style ray tracing）为主线，介绍光线与物体的求交、递归追踪与加速结构。 光线的定义 光线的数学表示 一条光线（ray）由一个起点和一个方向确定，写成参数形式： P(t)=O+tD,t≥0\mathbf{P}(t) = \mathbf{O} + t\mathbf{D}...

需要预先了解： 数组与切片 结构体与指针 方法 内存分配与逃逸分析 一个变量分配在栈上还是堆上，由编译器通过**逃逸分析（escape analysis）**决定。这个决定直接影响性能：栈分配只是移动一下栈指针，几乎零成本；堆分配要走分配器、还要被垃圾回收扫描。这一篇讲清楚逃逸分析怎么看、哪些写法会让变量逃逸，以及内存对齐和分配大小分级这两个容易忽略的细节。 栈与堆 维度 栈 堆 分配成本 极低（移动栈指针） 较高（分配器 + 可能的锁） 回收方式 函数返回时自动释放 由垃圾回收器回收 生命周期 与函数调用绑定 由可达性决定 访问速度 更快（缓存友好） 稍慢 Go 的 goroutine 栈是动态增长的：初始约 8KB，不够时自动扩容（最大到 1GB，64 位平台）。栈上变量的地址在扩容时会被修正，所以程序里取到的指针在逻辑上始终有效。 Go 的分配器 Go 运行时自带内存分配器，按对象大小走不同的路径： 小对象（≤ 32KB）： mcache（每个 P 私有，无锁） | mcent...