软渲染教程（一）：引子

前言

在github看了一份英文教程，题目为《How OpenGL works: software rendering in 500 lines of code》，看了之后收获很大。当时还跟作者联系要翻译成中文，结果拖了好久没有做，最近看了同学写的技术博客，感觉自己也应该写点什么，所以有了这个系列。

本系列教程的目的是通过c++对渲染管线的实现，加深对于图形渲染整个流程的理解。作为系列第一篇，先介绍一下教程的计划和基础知识，本教程会先按照那篇英文教程的顺序开展，后续再加上自己的东西（不同的光照模式，shader实现的中高级效果等等）。

本教程写出来一是为了促进自己学习，二来假如能为其他初学者提供一点点帮助，就再好不过了。另外，因为本人水平实在有限，必定有很多地方理解的较为肤浅，或者难免有些错误，希望大家不吝赐教，共同进步！

教程目录

1. 画一条直线
2. 三角形的光栅化与背面剔除
3. 通过z-buffer移除被隐藏的面
4. 透视投影
5. 移动摄像机
6. 软渲染中的shader
7. 阴影
8. 光照
9. 待续...

基础知识

什么是渲染管线？

网上的解释有很多，我也就不复制粘贴别人的了，说一下自己的理解。

渲染管线是一条工作流水线，模型制作人员制作好的模型数据，通过CPU的控制传输到GPU显存中，GPU通过对数据的处理（顶点位置的处理，颜色的填充），最终把图像显示到屏幕上，这一套工作流程就叫做渲染管线。因为屏幕上的图像每帧要刷新60次乃至120次，所以这套工作流程是不断的重复的进行的，就像工作在流水线上的工人一样。流水线上的工人不同工位分工不同，每个人只负责自己的工作。我们的渲染管线也一样，下面祭出几张渲染管线的流程图，让我们看看在渲染中每个“工位”的工作是什么。

渲染管线示意图 .jpg（蓝色为可编程部分）

假如模型制作人员的最终制作的是牛的模型（模型由大量的三角形组成，每个三角形包含三个顶点的数据)，该模型传入显存后，GPG首先将每个顶点取出，执行顶点着色器（针对每个顶点执行的shader代码），之后会将顶点按照三个一组进行装配，之后分别执行几何着色器和细分着色器代码(这两个货到底怎么用笔者完全不知道，看了一些教程也没有详细说明，笔者是做手机游戏开发的，工作中完全用不到)，下一步会对之前的三角形数据进行光栅化后送入片段着色器，片段着色器可以理解为针对每个像素执行的代码，光栅化的操作是补充三角形内的像素点（不进行光栅化我们就只有三角形三个顶点，光栅化由GPU自动完成）。在片段着色器中，我们对每个像素的颜色进行填充。
片段着色器中输出的颜色最终还要通过测试（以决定是否绘制在屏幕上，被其他物体挡住的物体的颜色要舍弃）与混合（与屏幕中原有颜色进行混合，例如半透明物体与后面物体的颜色叠加）。

我们接下来的教程，就是要实现这一工作流程，把模型数据“绘制在屏幕上”（其实是写入一张图片，原理一样）。