SoftRenderer
软光栅讨论 视频录制：https://www.bilibili.com/video/BV1hF411v7Ue/
Android、iOS、Unity、Unreal都可以运行，不使用任何图形库接口，纯代码来实现渲染管线，比起学习Opengl等更好的理解渲染管线，代码中都有详细注解。（觉得有趣麻烦给个star）
前言
程序员的三大浪漫，编译原理、图形学、操作系统，所以我也有一种情节，想去学图形学。然后我拿起图形学的书，看完了第一章 似懂非懂，然后书又沾灰了。过了一段时间工作上遇到渲染管线相关的问题，然后又开始去网上看博客，看完之后也是似懂非懂，你是否也有跟我一样的经历了？Opengl的接口背后是什么呢？渲染管线怎么用程序表达。于是我找到一个skywind3000的软渲染器，然后自己再实现一遍，这样之后对渲染管线的理解更加深刻了。
通过代码来了解渲染管线 不调用图形库，ado、ios、unity、unreal都可以运行
一、渲染管线
渲染管线流程图
/*
* 1、最简单的渲染流水线:
* 分成CPU阶段和GPU阶段
* +--------------+ +-------------+
* | | | |
* | CPU +-----> GPU |
* | | | |
* +--------------+ +-------------+
*
* 2、其中CPU阶段就是应用阶段 GPU阶段包括了几何阶段和光栅化阶段
* +--------------+ +-----------------+ +----------------+ +----------------+
* | | | | | | | |
* | 应用阶段 +-----> 几何阶段 +--> 光栅化 +---> 像素处理 |
* | | | | | | | |
* +--------------+ +-----------------+ +----------------+ +----------------+
*
* 3、几何阶段：
* +--------------+ +-----------------+ +------------------+ +-------------+ +-------------+
* | | | | | | | | | |
* | 顶点着色器 +-----> 曲面细分着色器 +--> 几何着色器 +---> 裁剪 |--> 屏幕投射 |
* | | | | | | | | | |
* +--------------+ +-----------------+ +------------------+ +-------------+ +-------------+
*
* 4、光栅化阶段：
* +--------------+ +--------------+ +------------------+
* | | | | | |
* | 三角形遍历 +-----> 三角形设置 +--> 片元着色器 |
* | | | | | |
* +--------------+ +--------------+ +------------------+
*
* 5、像素处理阶段：
* 深度测试ZTest
* 颜色混合
* 模板测试（模板缓冲）
*工程调用堆栈
* 【说明】：下面的代码根据上面的流水线来讲解和划分
* 绘制调用堆栈：
* HScreenDevice::Draw
* HScreenDevice::ClearScreen 清屏
* HCube::Draw Cube绘制
* HCube::DrawBox 立方体绘制
* HCube::DrawPlane 长方形绘制
* HCube::DrawTriangle 三角形绘制
*
* HCube::UpdateMVPMat() 1、更新MVP矩阵 -|
* HCube::vert() 2、顶点着色器 之后就是裁剪空间坐标了 |
* 3、曲面细分着色器 几何着色器【TODO】 |--->几何阶段
* HCube::CheckTriangleInCVV() 4、裁剪 检查在不在裁剪空间里面 |
* HCube::CalTriangleScreenSpacePos() 5、屏幕投射 -|
*
* HCube::InitTriangleInterpn() 1、插值初始化 后面透视校正用 -|
* Triangle::CalculateTrap() DrawTrap DrawScanline 2、三角形设置、三角形遍历 得到片元信息 |--->光栅化阶段
* HCube::frag 3、片元着色器 -|
*
* ZTest Zwrite具体步骤（都有对应的代码）：
- 一个立方体分解为画8个面：索引的知识 用索引节省内存 内存和显存
- 一个面分解为2个三角形：每个三角形初始化的是模型空间的坐标
- 一个三角形绘制前要更新MVP矩阵：
- Transform的旋转矩阵 等于X Y Z旋转矩阵乘法（用四元素效果更高）Transform的位移矩阵、缩放矩阵scale
- View矩阵：GetLookAtMat(camera相机位置,at相机看的位置,up) // Rx Ry Rz 0 // Ux Uy Uz 0 // Dx Dy Dz 0 // 0 0 0 1
- Projection矩阵：GetPerspectiveMat(fov,aspect宽高比,zn,zf)
- 顶点着色器：顶点着色器返回的是裁剪空间的坐标
- 裁剪 会拆分三角形 这个时候裁剪空间是 [-w,-w,-w] 到 [w,w,w]
- 归一化 除以w 变成
- 屏幕投射
- 插值初始化 （特别是在纹理采样做透视校正使用 有深度透视的采样）
- 光栅化的插值三角形设置之插值
- 扫描拆分梯形 拆成0-2个梯形 扫描这两个梯形
- 包围盒方法 包围盒扫描，判断点是否在三角形中
- 扫描梯形方法 会得到扫描线 然后绘制扫描线
- 绘制片元 逐像素过程：深度测试 这个时候要取出深度缓冲 和 framebuffer 同时也要写入
- 片元绘制 会有片元着色器的过程
二、工程说明
Ado
-
基本介绍： 用了ImageView来显示HScreenDevice的buffer，主要去看FirstFragment这个的代码。
-
如何打开工程： 用AndroudStudio打开
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主代码： 具体看代码的注释： https://github.com/wlxklyh/SoftRenderer/blob/master/Ado/app/src/main/java/com/wlxklyh/softrenderer/FirstFragment.java
iOS
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基本介绍： 用了UIImage来显示HScreenDevice的buffer，主要去看SoftRenderer.h这个的代码。
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如何打开工程： xcode打开工程
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主代码： 具体看代码的注释： https://github.com/wlxklyh/SoftRenderer/blob/master/iOS/SoftRenderer/SoftRenderer/SoftRenderer.h
unity
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基本介绍： MainScene下面有个Canvas Canvas有个Image,MainCode.cs脚本每帧会调用软渲染器的Draw,然后把FrameBuffer数据取出来 调用Unity的Texture2D.SetPixel接口 然后用Image把这个Texture2d显示出来。
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如何打开工程： Unity打开工程 MainScene
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主代码： 具体看代码的注释： https://github.com/wlxklyh/SoftRenderer/blob/master/Unity/Assets/MainCode.cs
Unreal
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基本介绍： UMainUICpp里面有个MainImage 每帧会把软渲染器的数据显示到MainImage中，除此之外，没使用Unreal的其他接口。
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如何打开工程： 打开工程，打开MainUILevel关卡，然后运行就会如下显示
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主代码 具体看代码的注释： https://github.com/wlxklyh/SoftRenderer/blob/master/Unreal/Source/Graphic/SoftRenderer/ScreenDevice.h
三、TODO
后续要用C++跨平台。
- 三角形裁剪完善
- 几何着色器和片元着色器完善
- BRDF光照模型
- 模板测试
附
目前可以加微信（wlxklyh）约时间语音讲解SoftRenderer（15分钟到1小时）
欢迎加微信讨论（备注Gituhb）
