500行C++代码实现软件渲染器 - 0.引言

直接阅读源代码并不容易理解，建议阅读维基之后再来实现你自己的渲染器。只有当你弄懂了所有的技术细节之后，你才会知道渲染器如何工作。我很乐意通过邮件得到读者的反馈。如果你有任何问题，欢迎与我联系（[email protected]）。如果你是一名教师，希望在课堂上使用本材料，我对此非常欢迎，不必授权，只需要通过邮件告知我即可，因为这能够帮助我改进本课程。

本系列文章中，我希望通过写一个渲染器来展示OpenGL是如何工作的。我经常碰到一些人，他们难以跨过学习OpenGL/DirectX的第一道坎，这确实令人吃惊。因此，我准备了这个系列文章。我的学生学习了这些文章之后都能实现一个比较好的渲染器。

本系列文章的任务是：不使用任何三方库（尤其是图形学方面的），渲染出类似以下图片的效果。

提醒：这是一个练习材料，它会引导你简单重复OpenGL库的架构，实现一个软件渲染器。我并不会向你展示如何使用OpenGL写程序，我只会向你展示OpenGL如何工作。因为我深信，不理解三维渲染库的底层实现，根本不可能写出高效的程序。

我会将最终的代码量控制在500行左右。我的学生需要10-20个小时的编时间来实现这样一个渲染器。我们使用一个多边形网格文件和图片纹理作为输入，同时输出一个经过渲染的模型。由于没有图形接口，我们的程序只生成一张图片。

由于我们的目标是尽量减少外部依赖，我只给了我的学生一个处理TGA文件的类。TGA是最简单的图片格式之一，支持RGB/RGBA/黑白格式。因此，在开始的时候，我们将获得一个简单的方式来处理图片。你会注意到，在最开始，我们用到的功能仅仅是为像素设置颜色值，当然，读写图片的功能除外。

没有绘制线和三角形的功能，我们将手动实现这些。我将把我和学生同时写的源代码提供出来。但是我不建议使用这些代码，因为不太好理解。完整的代码在GitHub上，你可以在这里看到我给学生提供的代码。

#include "tgaimage.h"
const TGAColor white = TGAColor(255, 255, 255, 255);
const TGAColor red   = TGAColor(255, 0,   0,   255);
int main(int argc, char** argv) 
{
    TGAImage image(100, 100, TGAImage::RGB);
    image.set(52, 41, red);
    image.flip_vertically(); // i want to have the origin at the left bottom corner of the image
    image.write_tga_file("output.tga");`
    return 0;
}

输出的文件output.tga看起来是这样的：

预告：使用本课程渲染器生成的其他效果图

感谢原作者Dmitry V. Sokolov的授权，原文链接：https://github.com/ssloy/tinyrenderer/wiki