图形学与渲染共100题

说明：

渲染管线、MVP、深度测试、Early-Z、前向/延迟渲染、DrawCall、透明排序、PBR、ShadowMap、抗锯齿等方向。

题型统计

题型	数量
单选题	35
多选题	20
判断题	15
填空题	10
代码阅读题	10
代码填空题	5
简答题	3
场景分析题	2
合计	100

一、单选题

1. 简化图形渲染管线中，较合理的顺序是？

A. 顶点处理 -> 裁剪 -> 光栅化 -> 片元处理 -> 深度/混合
B. 片元处理 -> 顶点处理 -> 光栅化
C. 深度测试 -> 顶点输入 -> 光栅化
D. 网络同步 -> 材质导入 -> 音频混音

答案：A

解析：渲染管线通常先处理顶点，再把图元光栅化为片元，随后进行片元着色和输出合并。

题目图示

2. 顶点着色器主要处理的是？

A. 每个顶点的位置和顶点属性
B. 每个像素的最终颜色
C. 网络包序列号
D. 音频采样点

答案：A

解析：顶点着色器按顶点执行，常做坐标变换并输出插值属性。

3. 片元/像素着色器的执行次数主要取决于？

A. 光栅化后产生的片元数量
B. 模型顶点数固定等于片元数
C. C++ 文件数量
D. 贴图文件名长度

答案：A

解析：片元数量与屏幕覆盖面积、分辨率、overdraw、MSAA 等有关。

4. MVP 矩阵中的 M 通常表示？

A. 模型从本地空间到世界空间的变换
B. 相机投影
C. 纹理采样
D. 混合模式

答案：A

解析：Model 矩阵把对象本地坐标变到世界坐标。

5. View 矩阵通常表示？

A. 从世界空间到观察/相机空间的变换
B. 从屏幕到纹理空间
C. 从法线贴图到 albedo
D. 从 UDP 到 TCP

答案：A

解析：View 矩阵相当于相机世界变换的逆变换。

6. Projection 矩阵主要用于？

A. 把观察空间映射到裁剪空间并引入透视投影
B. 创建对象池
C. 压缩音频
D. 排序字符串

答案：A

解析：透视投影会让远处物体在屏幕上更小。

7. 透视除法通常指？

A. 裁剪空间坐标除以 w 得到 NDC
B. 颜色除以 alpha
C. 贴图除以 mipmap
D. CPU 除以 GPU

答案：A

解析：透视除法将齐次坐标转换到归一化设备坐标。

8. Viewport Transform 的作用是？

A. 把 NDC 映射到屏幕/视口坐标
B. 把材质变成 mesh
C. 把音频变成立体声
D. 把纹理变成 shader

答案：A

解析：视口变换决定最终落到屏幕哪个像素区域。

9. 深度测试主要解决？

A. 遮挡关系
B. 音频混响
C. 内存泄漏
D. 网络丢包

答案：A

解析：深度缓冲记录深度，用于判断片元是否被前面的物体挡住。

题目图示

10. Early-Z 的主要价值是？

A. 尽早丢弃被遮挡片元，减少片元着色开销
B. 增加 DrawCall 数量
C. 让透明排序自动正确
D. 替代所有光照

答案：A

解析：若渲染状态允许，硬件可在片元着色前进行深度拒绝。

11. Z-Prepass 通常指？

A. 先只写深度，再正式渲染颜色
B. 先渲染透明再渲染天空盒
C. 先播放音频再渲染
D. 先上传日志再打包

答案：A

解析：深度预通过可减少复杂 shader 的 overdraw，但会增加一次几何提交。

12. 背面剔除主要依据？

A. 三角形顶点绕序和相机朝向
B. 纹理文件大小
C. 脚本执行顺序
D. 网络 RTT

答案：A

解析：图形 API 可根据顺/逆时针绕序判断正面，剔除背面减少光栅化。

13. DrawCall 过多通常首先增加？

A. CPU 提交渲染命令压力
B. 键盘输入压力
C. 磁盘格式化次数
D. 端口数量

答案：A

解析：DrawCall 涉及状态设置和命令提交，过多容易造成 CPU 端瓶颈。

题目图示

14. 材质切换通常会影响合批，是因为？

A. 渲染状态不同可能需要拆分提交
B. 材质会删除顶点
C. 材质只影响声音
D. 材质只能用于 UI

答案：A

解析：不同 shader、贴图、关键字和渲染状态都可能打断 batch。

15. 图集 atlas 常用于降低？

A. 纹理切换和 DrawCall 拆分
B. 网络延迟
C. 脚本数量
D. 协程数量

答案：A

解析：多个小图合到同一纹理，能减少材质/贴图切换。

16. Overdraw 指的是？

A. 同一屏幕区域被多次绘制
B. 同一 C++ 函数被多次重载
C. 网络包重复发送
D. 音频重复播放

答案：A

解析：透明特效、UI 叠层和大面积半透明面片容易造成 overdraw。

17. 透明物体常需要注意排序，是因为？

A. 混合结果与绘制顺序有关
B. 透明物体没有顶点
C. 透明物体不能有材质
D. 透明一定不参与渲染

答案：A

解析：常规 alpha blending 不满足交换律，顺序会影响最终颜色。

题目图示

18. 不透明物体常见排序倾向是？

A. 尽量前到后以利用深度拒绝
B. 一定后到前
C. 完全随机
D. 必须按对象名字

答案：A

解析：前到后有利于 Early-Z 减少后续片元着色。

19. 透明物体常见排序倾向是？

A. 后到前绘制，且通常关闭深度写入
B. 前到后并强制写深度
C. 随机排序
D. 只按材质名字排序

答案：A

解析：半透明混合常依赖后到前累积颜色。

20. 前向渲染在多光源场景下的一个常见问题是？

A. 光源多时 shader/pass 成本可能上升
B. 不能渲染不透明物体
C. 不能使用纹理
D. 不能有相机

答案：A

解析：前向渲染通常在物体着色时直接计算光照，光源数量会影响成本。

21. 延迟渲染的核心中间结果是？

A. G-Buffer
B. TCP Buffer
C. Audio Buffer
D. Input Buffer

答案：A

解析：G-Buffer 保存位置/法线/材质等信息，之后再做光照。

22. 延迟渲染的常见缺点是？

A. G-Buffer 带宽/显存压力大，透明处理不方便
B. 不能使用相机
C. 不能用法线
D. 只能渲染 2D

答案：A

解析：延迟渲染更适合大量动态光照，但透明、MSAA、带宽都是常见问题。

23. MSAA 主要减少的是？

A. 几何边缘锯齿
B. CPU 内存泄漏
C. 网络抖动
D. 音频噪声

答案：A

解析：MSAA 对边缘采样更有效，对 shader 内部高频纹理锯齿帮助有限。

24. SSAA 的特点是？

A. 高分辨率渲染后下采样，质量高但成本高
B. 只采样边缘
C. 只影响音频
D. 只减少 DrawCall

答案：A

解析：SSAA 直接增加渲染分辨率，代价明显。

25. 法线贴图主要用于？

A. 用纹理扰动法线表现细节
B. 存储 TCP 包
C. 删除顶点
D. 替代所有光照

答案：A

解析：法线贴图能在低面数模型上表现细节光照。

题目图示

26. 切线空间法线贴图通常需要哪些顶点基向量？

A. Tangent、Bitangent、Normal
B. Position、Scale、Time
C. TCP、UDP、HTTP
D. Audio、Pitch、Volume

答案：A

解析：TBN 矩阵用于把切线空间法线转换到目标空间。

27. Lambert 漫反射核心项通常是？

A. max(dot(N, L), 0)
B. min(distance, 0)
C. alpha + beta
D. hash(key)

答案：A

解析：表面越朝向光源，dot(N,L) 越大。

28. Blinn-Phong 高光通常使用哪个向量？

A. 半程向量 H
B. 网络方向
C. 纹理尺寸
D. 对象 ID

答案：A

解析：Blinn-Phong 使用视线方向和光照方向的半程向量计算高光。

29. PBR 中 roughness 增大通常会让高光？

A. 更宽、更暗、更粗糙
B. 更窄、更亮且像镜面
C. 完全不受影响
D. 变成网络包

答案：A

解析：粗糙度越高，微表面法线分布越分散。

30. ShadowMap 的基本思路是？

A. 从光源视角记录深度，再从相机视角比较
B. 从音频源采样
C. 从网络包里读取阴影
D. 只靠顶点颜色

答案：A

解析：光源深度图用于判断当前点是否被挡住。

题目图示

31. Shadow Acne 常见缓解方式是？

A. 使用深度偏移 bias
B. 删除所有阴影
C. 增加网络带宽
D. 关闭相机

答案：A

解析：深度精度和自遮挡会导致阴影痤疮，bias 可缓解但过大产生 Peter Panning。

32. Shader 中大量动态分支可能影响性能，主要因为？

A. 同一波前/warp 内分支发散会降低并行效率
B. 分支会删除贴图
C. 分支会阻止编译
D. 分支只在 CPU 执行

答案：A

解析：GPU 以 SIMD/SIMT 方式执行，分支发散会让不同路径串行化。

33. Mipmap 的主要作用是？

A. 降低远处纹理采样闪烁并改善缓存/带宽
B. 提高网络吞吐
C. 替代法线
D. 增加三角形数量

答案：A

解析：远处使用低分辨率 mip 可减少高频走样。

34. Gamma 校正主要处理的是？

A. 线性空间计算与显示空间编码之间的关系
B. A* 启发函数
C. 对象池容量
D. TCP 拥塞窗口

答案：A

解析：光照计算应在线性空间进行，再转换到显示相关空间。

35. Frame Debugger 主要用于？

A. 逐步查看渲染事件、DrawCall 和状态
B. 查看 DNS 缓存
C. 编辑音频
D. 替代编译器

答案：A

解析：Frame Debugger 能帮助定位渲染顺序、材质、合批和状态问题。

二、多选题

1. 渲染管线中常见阶段包括？

A. 顶点处理
B. 光栅化
C. 片元/像素处理
D. 深度/模板/混合

答案：A、B、C、D

解析：这些都属于图形渲染流程中的关键阶段。

2. 下列哪些属于常见坐标空间？

A. 模型空间
B. 世界空间
C. 观察空间
D. 裁剪空间

答案：A、B、C、D

解析：顶点会经历多个空间变换直到屏幕空间。

3. 可能造成 GPU 压力的因素有？

A. 过多 overdraw
B. 复杂 fragment shader
C. 大纹理带宽
D. 过高分辨率

答案：A、B、C、D

解析：GPU 压力常来自填充率、shader、带宽和分辨率。

补充考法：旧文件中将 C++ 函数重载 作为干扰项；图形渲染的 GPU 压力通常更关注 overdraw、fragment shader、纹理带宽、分辨率和后处理。

题目图示

4. 减少 DrawCall 的常见方式有？

A. 静态/动态合批
B. GPU Instancing
C. 图集
D. 每个对象单独材质实例

答案：A、B、C

解析：单独材质实例通常会破坏批处理。

补充考法：旧文件强调 减少材质切换，本质是减少渲染状态变化；而给每个物体创建独立材质通常会破坏合批。

题目图示

5. 影响合批的常见因素有？

A. 材质不同
B. Shader 关键字不同
C. 渲染队列不同
D. 纹理不同

答案：A、B、C、D

解析：状态不一致往往需要拆分批次。

6. 关于矩阵变换，正确的有？

A. Model 把本地坐标变到世界坐标
B. View 与相机有关
C. Projection 与投影有关
D. Viewport 把坐标映射到屏幕区域

答案：A、B、C、D

解析：这是图形学坐标变换的基本链路。

补充考法：旧文件把 矩阵乘法顺序无所谓 作为干扰项；矩阵乘法通常不满足交换律，MVP 顺序必须和行/列向量约定一致。

题目图示

7. 深度测试相关说法正确的有？

A. 可解决遮挡
B. 依赖深度缓冲
C. 可减少被遮挡片元输出
D. 对透明排序没有任何限制

答案：A、B、C

解析：透明混合仍然有排序和深度写入问题。

8. 透明渲染常见问题有？

A. 顺序相关
B. 深度写入容易遮挡后续透明
C. 多个透明层难精确排序
D. 永远比不透明更快

答案：A、B、C

解析：透明通常更容易 overdraw，未必更快。

9. 前向渲染的特点可能包括？

A. 透明处理相对直接
B. 多光源成本可能高
C. 材质表达直观
D. 必须使用 G-Buffer

答案：A、B、C

解析：G-Buffer 是延迟渲染核心，不是前向必需。

10. 延迟渲染的特点可能包括？

A. 适合大量动态光源
B. 需要 G-Buffer
C. 带宽/显存压力较大
D. 透明处理较麻烦

答案：A、B、C、D

解析：这些都是延迟渲染常见取舍。

题目图示

11. 抗锯齿方法包括？

A. MSAA
B. SSAA
C. TAA
D. FXAA

答案：A、B、C、D

解析：它们分别从多采样、超采样、时间累积、后处理等角度处理锯齿。

12. PBR 常见贴图或参数包括？

A. Albedo/BaseColor
B. Metallic
C. Roughness/Smoothness
D. Normal

答案：A、B、C、D

解析：PBR 材质通常由颜色、金属度、粗糙度、法线等控制。

13. ShadowMap 常见问题包括？

A. Shadow Acne
B. Peter Panning
C. 锯齿
D. 级联切换痕迹

答案：A、B、C、D

解析：阴影质量受深度精度、分辨率、bias、级联划分影响。

14. 移动端渲染优化常见方向有？

A. 降低 overdraw
B. 降低 shader 复杂度
C. 压缩纹理
D. 控制后处理

答案：A、B、C、D

解析：移动端常受带宽、发热和填充率限制。

15. UI/2D 渲染可能影响性能的因素有？

A. 大面积透明叠层
B. 频繁 Canvas rebuild
C. 图集拆分
D. Raycast Target 过多

答案：A、B、C、D

解析：UI 既有 CPU 重建成本，也有 GPU overdraw 成本。

16. GPU Instancing 适合哪些条件？

A. 大量相同 mesh
B. 相同材质/shader
C. 少量 per-instance 参数
D. 每个对象完全不同 shader

答案：A、B、C

解析：实例化依赖可共享的网格和材质状态。

17. LOD 的目的包括？

A. 远距离使用低细节模型
B. 降低顶点/三角形成本
C. 降低过远对象渲染压力
D. 保证所有距离都用最高模

答案：A、B、C

解析：LOD 用视觉可接受的方式换性能。

18. Culling 常见类型包括？

A. 视锥剔除
B. 遮挡剔除
C. 背面剔除
D. 距离剔除

答案：A、B、C、D

解析：剔除的目标都是减少无效绘制。

19. 法线贴图相关正确的有？

A. 通常存储扰动后的法线方向
B. 常配合 TBN 使用
C. 可增加光照细节
D. 会真实增加模型几何轮廓

答案：A、B、C

解析：法线贴图不改变真实几何轮廓。

20. 渲染问题定位常用工具有？

A. Frame Debugger
B. RenderDoc
C. Unity Profiler GPU/Rendering 模块
D. 抓帧分析

答案：A、B、C、D

解析：渲染问题通常要结合帧调试、GPU 计时和状态检查。

三、判断题

1. 顶点着色器通常按顶点执行。

答案：对

解析：它处理顶点属性并输出到后续阶段。

2. 片元着色器执行次数一定等于模型顶点数。

答案：错

解析：片元数量取决于光栅化覆盖。

3. MVP 中的 Projection 与投影变换有关。

答案：对

解析：它把观察空间映射到裁剪空间。

4. 深度测试可以帮助处理不透明物体遮挡关系。

答案：对

解析：深度缓冲用于比较片元远近。

5. 透明 alpha blending 的结果通常与绘制顺序无关。

答案：错

解析：常规 alpha 混合顺序相关。

6. DrawCall 越多，CPU 提交渲染命令的压力通常越大。

答案：对

解析：每次提交都有状态和命令成本。

7. 使用图集可能减少材质/纹理切换。

答案：对

解析：多个小纹理合并到同一纹理有利于合批。

8. Overdraw 对移动端填充率和带宽没有影响。

答案：错

解析：overdraw 会造成重复片元处理。

9. Early-Z 在所有 shader 状态下都一定生效。

答案：错

解析：discard、透明、深度写入修改等可能影响 Early-Z。

10. 延迟渲染通常需要 G-Buffer。

答案：对

解析：G-Buffer 是延迟光照的基础。

11. MSAA 对几何边缘锯齿更有效。

答案：对

解析：它对边缘覆盖采样更有价值。

12. 法线贴图会真实改变模型轮廓。

答案：错

解析：它改变光照法线，不改变几何轮廓。

13. ShadowMap 需要从光源视角生成深度信息。

答案：对

解析：之后从相机视角做深度比较。

14. PBR 中 roughness 越高，高光通常越集中锐利。

答案：错

解析：roughness 越高，高光越宽更粗糙。

15. Frame Debugger 可以帮助逐步查看渲染事件。

答案：对

解析：它适合排查绘制顺序、材质、batch 和状态。

四、填空题

1. MVP 中 M、V、P 分别常表示 Model、View、______。

答案：Projection

解析：P 表示投影矩阵。

2. 裁剪空间坐标做透视除法时，通常除以齐次坐标的 ______ 分量。

答案：w

解析：除以 w 后得到 NDC。

3. Lambert 漫反射常用公式核心为 max(dot(N,L), ______)。

答案：0

解析：背光面不能得到负光照。

4. 常规 alpha 混合公式可写作 `src * alpha + dst * (1 - ______)`。

答案：alpha

解析：源颜色按 alpha 混到目标颜色。

5. ShadowMap 通常从 ______ 视角渲染深度图。

答案：光源

解析：光源视角深度用于判断是否在阴影中。

6. AABB 视锥剔除、遮挡剔除、背面剔除都属于减少无效 ______ 的方法。

答案：绘制

解析：剔除减少不必要渲染工作。

7. GPU Instancing 适合大量相同 Mesh 和相同 ______ 的对象。

答案：材质

解析：状态一致才能一起实例化提交。

8. 延迟渲染中保存法线、深度、材质等信息的缓冲通常称为 ______。

答案：G-Buffer

解析：G-Buffer 是延迟光照输入。

9. 切线空间法线贴图常使用 T、B、N 组成的 ______ 矩阵。

答案：TBN

解析：TBN 用于空间转换。

10. 远处纹理使用低分辨率层级以减少闪烁和带宽，这种层级叫 ______。

答案：Mipmap

解析：mipmap 是多级纹理。

五、代码阅读题（C++/HLSL）

1. 点乘判断光照强度

阅读代码，写出输出或说明问题：

cpp

#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main()
{
    float dotNL = -0.25f;
    float diffuse = max(dotNL, 0.0f);
    cout << diffuse;
    return 0;
}

答案：0

解析：Lambert 漫反射不能为负，背光面用 0 截断。

2. alpha 混合结果

阅读代码，写出输出或说明问题：

cpp

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    float src = 1.0f;
    float dst = 0.0f;
    float alpha = 0.25f;
    float outColor = src * alpha + dst * (1.0f - alpha);
    cout << outColor;
    return 0;
}

答案：0.25

解析：源颜色按 alpha=0.25 混入黑色背景。

3. 深度测试 LESS

阅读代码，写出输出或说明问题：

cpp

#include <iostream>
using namespace std;

bool DepthLess(float incoming, float current)
{
    return incoming < current;
}

int main()
{
    cout << DepthLess(0.6f, 0.4f);
    return 0;
}

答案：0

解析：LESS 测试下，新片元深度 0.6 比已有 0.4 更远，测试失败。

4. 三角形绕序符号

阅读代码，写出输出或说明问题：

cpp

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    float ax = 0, ay = 0;
    float bx = 1, by = 0;
    float cx = 0, cy = 1;
    float cross = (bx - ax) * (cy - ay) - (by - ay) * (cx - ax);
    cout << (cross > 0);
    return 0;
}

答案：1

解析：二维叉积为正，说明这组三点在该坐标约定下为逆时针。

5. 连续材质批次数

阅读代码，写出输出或说明问题：

cpp

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
    vector<int> material = {1, 1, 2, 2, 1};
    int batches = 0;
    int last = -1;
    for (int m : material)
    {
        if (m != last)
        {
            ++batches;
            last = m;
        }
    }
    cout << batches;
    return 0;
}

答案：3

解析：连续相同材质可看作同批，材质序列变化为 1、2、1，共 3 段。

6. 向量归一化长度

阅读代码，写出输出或说明问题：

cpp

#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;

int main()
{
    float x = 3.0f;
    float y = 4.0f;
    float len = sqrt(x * x + y * y);
    x /= len;
    y /= len;
    cout << x << "," << y;
    return 0;
}

答案：0.6,0.8

解析：长度为 5，归一化后为 (3/5, 4/5)。

7. Gamma 近似转换

阅读代码，写出输出或说明问题：

cpp

#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;

int main()
{
    float linear = 0.25f;
    float gamma = sqrt(linear);
    cout << gamma;
    return 0;
}

答案：0.5

解析：这里用 sqrt 做近似演示，0.25 的平方根是 0.5。

8. HLSL 语义判断

阅读代码，写出输出或说明问题：

hlsl

struct VSOut
{
    float4 pos : SV_POSITION;
    float2 uv  : TEXCOORD0;
};

// pos 会被后续光栅化阶段作为裁剪/屏幕相关位置使用。

答案：pos 使用 SV_POSITION，uv 使用 TEXCOORD0

解析：SV_POSITION 是位置系统语义，TEXCOORD0 常用于传递纹理坐标。

9. 透明深度写入风险

阅读代码，写出输出或说明问题：

hlsl

// 伪代码：
DrawTransparentObjectA_DepthWriteOn();
DrawTransparentObjectB_BehindA();

// B 在深度测试时可能被 A 写入的深度挡掉。

答案：风险：后面的透明物体可能无法正确混合

解析：常规透明渲染通常关闭深度写入，并按后到前排序。

10. mipmap 层级尺寸

阅读代码，写出输出或说明问题：

cpp

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int w = 256;
    int h = 128;
    w /= 2;
    h /= 2;
    cout << w << "x" << h;
    return 0;
}

答案：128x64

解析：mipmap 下一层通常宽高各减半，直到 1。

六、代码填空题（C++/HLSL）

1. 补全 Lambert 漫反射

补全横线处代码：

hlsl

float Lambert(float3 normalDir, float3 lightDir)
{
    normalDir = normalize(normalDir);
    lightDir = normalize(lightDir);
    return max(______, 0.0);
}

答案：dot(normalDir, lightDir)

解析：Lambert 核心是法线和光照方向点乘。

2. 补全 HLSL 顶点输出位置语义

补全横线处代码：

hlsl

struct Varyings
{
    float4 positionCS : ______;
    float2 uv : TEXCOORD0;
};

答案：SV_POSITION

解析：顶点输出裁剪空间位置常用 SV_POSITION。

3. 补全 alpha 混合公式

补全横线处代码：

hlsl

float3 AlphaBlend(float3 src, float3 dst, float alpha)
{
    return src * alpha + dst * (______ - alpha);
}

答案：1.0

解析：常规源 alpha 混合为 src*a + dst*(1-a)。

4. 补全 C++ 向量长度

补全横线处代码：

cpp

float Length(float x, float y, float z)
{
    return sqrt(x * x + y * y + ______);
}

答案：z * z

解析：三维向量长度是三个分量平方和再开方。

5. 补全按列向量常见 MVP 组合

补全横线处代码：

hlsl

// column-vector convention
float4 clipPos = mul(______, localPos);

答案：MVP

解析：在题目给定约定下，把本地坐标乘 MVP 得到裁剪空间坐标。

七、简答题

1. 简述前向渲染和延迟渲染的区别。

参考答案：前向渲染通常在物体 pass 中直接计算光照，透明处理较直观，材质灵活，但光源多时成本可能增加。延迟渲染先把几何信息写入 G-Buffer，再统一做光照，适合大量动态光源，但 G-Buffer 带宽和显存压力大，透明、MSAA、移动端带宽是常见难点。

题目图示

2. 简述 DrawCall 过多的原因和优化方式。

参考答案：DrawCall 过多通常来自材质/Shader/纹理/渲染状态频繁切换，以及大量小物体逐个提交。优化方式包括图集、合批、GPU Instancing、材质复用、减少 shader keyword 变体、静态对象合并、LOD 和剔除；优化时要用 Frame Debugger 或抓帧工具确认是否真的合批。

题目图示

3. 简述透明物体为什么难渲染。

参考答案：常规 alpha blending 与绘制顺序有关，多个透明物体相互穿插时很难用单一对象排序得到完全正确结果。透明物体通常关闭深度写入，按后到前绘制，但会增加 overdraw。复杂场景可能使用 alpha test、预乘 alpha、深度预处理、OIT 或特效分层策略。

八、场景分析题

1. 场景：移动端战斗场景 FPS 下降，Profiler 显示 GPU 压力高，画面有大量半透明特效和 UI 叠层。请分析并给出优化方案。

参考答案：优先怀疑 overdraw、片元 shader 复杂度、纹理带宽和后处理。可以用 overdraw 视图或抓帧工具确认热点；减少大面积透明面片和重叠层级；降低粒子数量和屏幕覆盖面积；简化特效 shader，减少采样和动态分支；UI 动静分离、压缩图集、关闭无用 Raycast Target；按机型做画质分级，限制后处理和特效等级。

题目图示

2. 场景：项目中 DrawCall 很高，但美术认为已经用了图集。你会如何排查？

参考答案：先用 Frame Debugger/RenderDoc 查看 draw event 是否被材质、shader keyword、渲染队列、贴图、Lightmap、阴影、Instancing 参数或 Canvas 拆分。确认图集是否真正被同一材质引用，是否有材质实例化，是否被不同 Mask/Stencil/Canvas/排序层打断。再决定是合并材质、统一 shader keyword、减少材质实例、拆分动静 Canvas、启用 GPU Instancing，还是调整渲染顺序。

题目图示

图形学与渲染 共100题 ​

题型统计 ​

一、单选题 ​

1. 简化图形渲染管线中，较合理的顺序是？ ​

2. 顶点着色器主要处理的是？ ​

3. 片元/像素着色器的执行次数主要取决于？ ​

4. MVP 矩阵中的 M 通常表示？ ​

5. View 矩阵通常表示？ ​

6. Projection 矩阵主要用于？ ​

7. 透视除法通常指？ ​

8. Viewport Transform 的作用是？ ​

9. 深度测试主要解决？ ​

10. Early-Z 的主要价值是？ ​

11. Z-Prepass 通常指？ ​

12. 背面剔除主要依据？ ​

13. DrawCall 过多通常首先增加？ ​

14. 材质切换通常会影响合批，是因为？ ​

15. 图集 atlas 常用于降低？ ​

16. Overdraw 指的是？ ​

17. 透明物体常需要注意排序，是因为？ ​

18. 不透明物体常见排序倾向是？ ​

19. 透明物体常见排序倾向是？ ​

20. 前向渲染在多光源场景下的一个常见问题是？ ​

21. 延迟渲染的核心中间结果是？ ​

22. 延迟渲染的常见缺点是？ ​

23. MSAA 主要减少的是？ ​

24. SSAA 的特点是？ ​

25. 法线贴图主要用于？ ​

26. 切线空间法线贴图通常需要哪些顶点基向量？ ​

27. Lambert 漫反射核心项通常是？ ​

28. Blinn-Phong 高光通常使用哪个向量？ ​

29. PBR 中 roughness 增大通常会让高光？ ​

30. ShadowMap 的基本思路是？ ​

31. Shadow Acne 常见缓解方式是？ ​

32. Shader 中大量动态分支可能影响性能，主要因为？ ​

33. Mipmap 的主要作用是？ ​

34. Gamma 校正主要处理的是？ ​

35. Frame Debugger 主要用于？ ​

二、多选题 ​

1. 渲染管线中常见阶段包括？ ​

2. 下列哪些属于常见坐标空间？ ​

3. 可能造成 GPU 压力的因素有？ ​

4. 减少 DrawCall 的常见方式有？ ​

5. 影响合批的常见因素有？ ​

6. 关于矩阵变换，正确的有？ ​

7. 深度测试相关说法正确的有？ ​

8. 透明渲染常见问题有？ ​

9. 前向渲染的特点可能包括？ ​

10. 延迟渲染的特点可能包括？ ​

11. 抗锯齿方法包括？ ​

12. PBR 常见贴图或参数包括？ ​

13. ShadowMap 常见问题包括？ ​

14. 移动端渲染优化常见方向有？ ​

15. UI/2D 渲染可能影响性能的因素有？ ​

16. GPU Instancing 适合哪些条件？ ​

17. LOD 的目的包括？ ​

18. Culling 常见类型包括？ ​

19. 法线贴图相关正确的有？ ​

20. 渲染问题定位常用工具有？ ​

三、判断题 ​

1. 顶点着色器通常按顶点执行。 ​

2. 片元着色器执行次数一定等于模型顶点数。 ​

3. MVP 中的 Projection 与投影变换有关。 ​

4. 深度测试可以帮助处理不透明物体遮挡关系。 ​

5. 透明 alpha blending 的结果通常与绘制顺序无关。 ​

6. DrawCall 越多，CPU 提交渲染命令的压力通常越大。 ​

7. 使用图集可能减少材质/纹理切换。 ​

8. Overdraw 对移动端填充率和带宽没有影响。 ​

9. Early-Z 在所有 shader 状态下都一定生效。 ​

10. 延迟渲染通常需要 G-Buffer。 ​

11. MSAA 对几何边缘锯齿更有效。 ​

12. 法线贴图会真实改变模型轮廓。 ​

13. ShadowMap 需要从光源视角生成深度信息。 ​

14. PBR 中 roughness 越高，高光通常越集中锐利。 ​

15. Frame Debugger 可以帮助逐步查看渲染事件。 ​

四、填空题 ​

1. MVP 中 M、V、P 分别常表示 Model、View、______。 ​

2. 裁剪空间坐标做透视除法时，通常除以齐次坐标的 ______ 分量。 ​

3. Lambert 漫反射常用公式核心为 max(dot(N,L), ______)。 ​

4. 常规 alpha 混合公式可写作 src * alpha + dst * (1 - ______)。 ​

图形学与渲染共100题

题型统计

一、单选题

1. 简化图形渲染管线中，较合理的顺序是？

2. 顶点着色器主要处理的是？

3. 片元/像素着色器的执行次数主要取决于？

4. MVP 矩阵中的 M 通常表示？

5. View 矩阵通常表示？

6. Projection 矩阵主要用于？

7. 透视除法通常指？

8. Viewport Transform 的作用是？

9. 深度测试主要解决？

10. Early-Z 的主要价值是？

11. Z-Prepass 通常指？

12. 背面剔除主要依据？

13. DrawCall 过多通常首先增加？

14. 材质切换通常会影响合批，是因为？

15. 图集 atlas 常用于降低？

16. Overdraw 指的是？

17. 透明物体常需要注意排序，是因为？

18. 不透明物体常见排序倾向是？

19. 透明物体常见排序倾向是？

20. 前向渲染在多光源场景下的一个常见问题是？

21. 延迟渲染的核心中间结果是？

22. 延迟渲染的常见缺点是？

23. MSAA 主要减少的是？

24. SSAA 的特点是？

25. 法线贴图主要用于？

26. 切线空间法线贴图通常需要哪些顶点基向量？

27. Lambert 漫反射核心项通常是？

28. Blinn-Phong 高光通常使用哪个向量？

29. PBR 中 roughness 增大通常会让高光？

30. ShadowMap 的基本思路是？

31. Shadow Acne 常见缓解方式是？

32. Shader 中大量动态分支可能影响性能，主要因为？

33. Mipmap 的主要作用是？

34. Gamma 校正主要处理的是？

35. Frame Debugger 主要用于？

二、多选题

1. 渲染管线中常见阶段包括？

2. 下列哪些属于常见坐标空间？

3. 可能造成 GPU 压力的因素有？

4. 减少 DrawCall 的常见方式有？

5. 影响合批的常见因素有？

6. 关于矩阵变换，正确的有？

7. 深度测试相关说法正确的有？

8. 透明渲染常见问题有？

9. 前向渲染的特点可能包括？

10. 延迟渲染的特点可能包括？

11. 抗锯齿方法包括？

12. PBR 常见贴图或参数包括？

13. ShadowMap 常见问题包括？

14. 移动端渲染优化常见方向有？

15. UI/2D 渲染可能影响性能的因素有？

16. GPU Instancing 适合哪些条件？

17. LOD 的目的包括？

18. Culling 常见类型包括？

19. 法线贴图相关正确的有？

20. 渲染问题定位常用工具有？

三、判断题

1. 顶点着色器通常按顶点执行。

2. 片元着色器执行次数一定等于模型顶点数。

3. MVP 中的 Projection 与投影变换有关。

4. 深度测试可以帮助处理不透明物体遮挡关系。

5. 透明 alpha blending 的结果通常与绘制顺序无关。

6. DrawCall 越多，CPU 提交渲染命令的压力通常越大。

7. 使用图集可能减少材质/纹理切换。

8. Overdraw 对移动端填充率和带宽没有影响。

9. Early-Z 在所有 shader 状态下都一定生效。

10. 延迟渲染通常需要 G-Buffer。

11. MSAA 对几何边缘锯齿更有效。

12. 法线贴图会真实改变模型轮廓。

13. ShadowMap 需要从光源视角生成深度信息。

14. PBR 中 roughness 越高，高光通常越集中锐利。

15. Frame Debugger 可以帮助逐步查看渲染事件。

四、填空题

1. MVP 中 M、V、P 分别常表示 Model、View、______。

2. 裁剪空间坐标做透视除法时，通常除以齐次坐标的 ______ 分量。

3. Lambert 漫反射常用公式核心为 max(dot(N,L), ______)。

4. 常规 alpha 混合公式可写作 `src * alpha + dst * (1 - ______)`。