games101-作业2

news/2025/1/31 0:23:29 标签: 算法

图形管线

Vertex Processing

对顶点进行加工，使其变换到屏幕空间坐标。

Triangle Processing

将加工后的顶点组装成三角形，用于下一步的光栅化。

void rst::rasterizer::draw(pos_buf_id pos_buffer, ind_buf_id ind_buffer, col_buf_id col_buffer, Primitive type)
{   
    //从缓冲区中读取顶点坐标，索引，颜色信息
    auto& buf = pos_buf[pos_buffer.pos_id];
    auto& ind = ind_buf[ind_buffer.ind_id];
    auto& col = col_buf[col_buffer.col_id];
    
    float f1 = (50 - 0.1) / 2.0;
    float f2 = (50 + 0.1) / 2.0;
 
    Eigen::Matrix4f mvp = projection * view * model;    //计算得到mvp矩阵
    for (auto& i : ind)     //遍历索引数组，对顶点进行加工
    {
        Triangle t;
        //这里对顶点进行mvp变换,并将结果存入v
        Eigen::Vector4f v[] = {
                mvp * to_vec4(buf[i[0]], 1.0f),
                mvp * to_vec4(buf[i[1]], 1.0f),
                mvp * to_vec4(buf[i[2]], 1.0f)
        };
        //因为得到的结果w值是原本的z值，所以除以w才是变换后在[-1,1]^3的空间中的坐标
        for (auto& vec : v) {
            vec /= vec.w();
        }
        //将归一化设备坐标的点转换到屏幕空间坐标
        for (auto & vert : v)
        {
            vert.x() = 0.5*width*(vert.x()+1.0);
            vert.y() = 0.5*height*(vert.y()+1.0);
            vert.z() = vert.z() * f1 + f2;  
        }
        //将屏幕空间的点组装成三角形
        for (int i = 0; i < 3; ++i)
        {
            t.setVertex(i, v[i].head<3>());
            t.setVertex(i, v[i].head<3>());
            t.setVertex(i, v[i].head<3>());
        }
        //从颜色缓冲区中读取颜色
        auto col_x = col[i[0]];
        auto col_y = col[i[1]];
        auto col_z = col[i[2]];
        //为三角形的每个顶点附上颜色数据
        t.setColor(0, col_x[0], col_x[1], col_x[2]);
        t.setColor(1, col_y[0], col_y[1], col_y[2]);
        t.setColor(2, col_z[0], col_z[1], col_z[2]);
        //光栅化三角形
        rasterize_triangle(t);
    }
}

Rasterization

将三角形光栅化得到片元，这些片元最终会被渲染成屏幕上的像素。

FargmentProcessing
紧随光栅化（Rasterization）之后。在Fragment Processing阶段，主要对光栅化生成的每个片元（Fragment）进行进一步的处理，以确定其最终的颜色、深度和其他属性。而这里的各种属性可以根据线性插值和透视矫正插值得出。作业里要实现的是透视矫正插值。透视矫正插值需要用到重心坐标。重心坐标的计算作业框架中已经直接给出函数，直接调用即可。