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原创从零开始软渲染6-ShadowMap

这一节我们来讨论阴影。ShadowMap我们如何判断一个点是否处于阴影中呢？比如说在图中的ABCD四个点，B和C处于阴影中，A和D不处于阴影中，我们要做的事情就是能够把这两组点区分开来。这两组点有什么区别呢？我们把自己放在光源的位置，这就一目了然了：在光源的位置，沿着光源方向观察，A和D在视野内，B和C不在视野内，这就很容易判断出，B和C是处于阴影中的。ShadowMap的原理就是如此，先在光源的位置，沿着光源方向渲染一张深度图，然后在实际渲染场景时，把每个点变换到光源视角下，比较其深度

2021-02-10 21:29:30 274

原创从零开始软渲染5-Shader

上一篇我们聊得比较偏理论，这篇我们来实际操作。渲染管线在实际动手之前，我们来看看图形API是如何做的。上图是OpenGL 2的渲染管线，和新版本略有差异，但大体流程是相似的。这里我们主要关注其中的Vertex Shader和Fragment Shader。Vertex Shader主要负责顶点变换，就是把一个顶点从模型空间变换到裁剪空间，并为后面的Fragment Shader准备相关的数据。Fragment Shader主要负责输出颜色，就是决定一个像素究竟应该输出什么样的颜色。从

2021-01-24 14:00:45 222 2

原创从零开始软渲染4-以Unity为例的坐标变换

这一篇我们来聊一聊坐标变换。坐标变换比较偏理论，这里我们以Unity为参照，介绍一下顶点坐标变换的流程，详细的推导可以参考《Real time rendering》或者《Unity Shader入门精要》。齐次坐标（Homogeneous Coordinates）所谓齐次坐标，就是用N+1维来表示N维。那么多一个维度有什么好处呢？首先，可以通过这个维度来区分向量和点。以三维空间为例，(1,0,0,0)表示的是一个向量，而(1,0,0,1)表示的是一个点。另外，齐次坐标可以很方便地处理空间变换。依

2020-12-29 14:30:36 509 1

原创从零开始软渲染3-深度缓冲和纹理贴图

上一回我们画出了一个茶壶的雏形，现在我们把茶壶打扮得更好看一点。之前画茶壶的时候，我们把背面的三角形都裁剪掉了，正面的三角形一股脑都画了出来，而壶盖的边缘处于壶身内部，应该被壶身遮挡，不应该被画出来。如何判断什么应该画，什么不该画呢？有一个算法称为画家算法(Painter's algorithm)，含义就是一个画家在画画的时候，会先画最远的物体，再画近一点的物体，这样就可以遮住最远的物体，最后画距离最近的物体，这样就可以遮住其他所有物体。然而画家算法无法处理物体相互穿插的情况：比如说这三个.

2020-07-17 18:06:27 495

原创从零开始软渲染2-HelloWorld

上回我们能够画出直线和三角形了，现在我们来尝试画模型。读取模型模型文件的格式繁多，这里就选择最简单常用的Obj格式，Obj格式的介绍可以参考：https://www.jianshu.com/p/f7f3e7b6ebf5Obj文件是文本格式的，所以可以自己写一个Obj的解析函数。如果不想自己造轮子，就可以直接使用tinyobjloader这个开源库：https://github.com/tinyobjloader/tinyobjloadertinyobjloader用起来也很简单，只需要两个文

2020-07-09 10:24:03 556

原创从零开始软渲染1-直线和三角形

上回我们已经可以在屏幕上画出点了，现在我们开始画直线和三角形。基础数据结构我们先准备一些数据结构，如二维向量和三维向量，方便后面使用。template <class t> struct Vec2 { union { struct { t u, v; }; struct { t x, y; }; t raw[2]; }; Vec2() : u(0), v(0) {} Vec2(t _u, t...

2020-07-03 19:24:21 400

原创从零开始软渲染0-从点开始

什么是软渲染？所谓软渲染，就是用软件实现的渲染，相对于GPU绘制而言，把渲染流水线在CPU上实现一遍，最终调用画点的函数，把整个渲染结果绘制出来。为什么写软渲染？入门图形学和渲染管线最硬核的方式，彻底理解光栅化的流程，写完之后再看原先懵懵懂懂的DX和OpenGL，便觉醍醐灌顶。环境搭建工欲善其事必先利其器，先把环境搭好，才能开始漫漫长征路。开发环境我用的是Windows 10 + VS2019，图形界面我用的是SDL。为了方便看渲染结果，图形界面是必要的。图形界面有很..

2020-06-28 17:35:07 1126 1