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「十天自制软渲染器」这个题目我抵赖题目党了. 在对图形学无所不知的状况下想十天自制一个软渲染器，就好似一节课没上过却试图一个早晨看完《30 天精通 C++》而后第二天早上八点考试得满分一样，我抵赖世界上有这种蠢才，但很惋惜我不是。
就像前文所说，本系列造的轮子都是站在伟人的肩膀上实现的，须要对相干常识有肯定的理解和学习，如果你是一个图形学大牛，这种软渲染器必定是不屑于做的；如果你刚刚进入图形学的大门，造一个软渲染器的轮子，十分利于你坚固本人的底层常识。
本文次要（90%）参考 ssloy 大神的 tinyrenderer 教程，零依赖实现一个软渲染器，通过这个教程能够实现一个繁难版本的 OpenGL2.0（即 rendering pipeline 只反对 Vertex Shader 和 Fragment Shader 两种自定义 Shader 类型），理解 OpenGL 这类图形学 API 在底层是如何工作的。
我本人造的轮子是 toyRenderer，在 tinyrenderer 的根底上退出了大量的正文并按本人的了解优化了局部代码（不排除有反向优化），如果大家对 tinyrenderer 感兴趣，能够参考一下我的实现和我当初写的这个教程，点个 star ???? 就更好不过了～
本专栏的目录构造和 tinyrenderer 保持一致，不便大家比照浏览。
前置常识
要想看懂 tinyrenderer 的代码，须要有肯定的常识储备，上面是我在造轮子时的一些总结，大家学习前能够参考一下。
1. 数学
对于图形学来说，数学是一道绕不过的坎儿；对于这个软渲染器器轮子来说，并没有波及太多的数学内容，我集体总结如下：
1.1 高中数学
造一个软渲染器须要你还记得一些高中几何的内容，难度都不大，比如说直线的坐标公式，重心坐标等。
1.2 微积分
微积分其实只有大量的波及，原教程里有一点点梯度的内容，个人感觉对整体学习进度影响不大。
1.3 线性代数
线性代数波及的内容比拟多，从最简略的向量，再到各种坐标系变换，都须要对线性代数有比拟扎实的了解。
如果你线性代数都忘的差不多了，这里我举荐 3Blue1Brown 的教程——《线性代数的实质》，这是我见过 最好的线性代数入门教程了。而且图形学里波及的矩阵变换绝大部分都是三维空间的，基本上看完这门课就能够上手图形学的学习了。
2. 图形学
图形学入门课程我只举荐一个，闫令琪 大神的《GAMES101- 古代计算机图形学入门》。
闫令琪大神有多厉害我就不多介绍了，最要害的是 GAMES101 长处太多了：
- 全中文解说，大大降低国内小伙伴的学习门槛
- 课程十分新，2020 年初才开课，不会存在课程 / 教案过期的状况
- 知识点全面，正如课程名「古代图形学入门」，本课程岂但讲了经典的光栅化成像，还讲了光线追踪等绝对较新较前沿的内容
学完这门课能够播种什么呢？比如说 2077 的图形设置面板你都晓得是啥意思了
如果跟着这门课学下来，其实课下作业就会实现一个小的软渲染器，但因为我是前期才退出学习的，所以作业也没有跟着做，通过搜寻发现 tinyrenderer 这个教程举荐的人最多，所以最初参照这个教程实现了本人的软渲染器。
闫老师的是视频教程，大家能够配合他的 PPT 学习。如果习惯看书，我这里举荐两本，一本是赫赫有名的虎书《Fundamentals of Computer Graphics 4th Edition》，另一本是《Real Time Rendering 4th》，都是十分经典十分有名的书籍。
这两本书国内都没有引进，我这里有英文版的 PDF，大家能够看我个人简介，关注「卤蛋实验室 」后回复「 图形学」获取下载链接。
3.C++
本渲染器是用 C++ 写的，但用到的都是根底语法，略微高级点儿的常识就是模版编程和操作符重载。集体认为只有有其余语言根底，看个半小时的 C++ 语法就能够上手实际了。
如果下面的三个知识点都把握的差不多了，我打保票十天内必定能写出一个软渲染器；如果没有把握好（尤其是图形学基础知识），十天内实现是有些够呛。废话不多说，咱们先去搭环境吧！
本教程要做的是一个 零依赖 的软渲染器，所以依赖的环境就是 C++ 的开发环境。
注：零依赖 意味着这个我的项目不依赖任何第三方库，软渲染 意味着所有计算都是在 CPU 侧进行的，没有 GPU 参加
C++ 环境搭建配置有多种办法，最快捷的形式就是间接用高度集成的 IDE，win 电脑能够用 Visual Studio，Mac 用户能够用 Xcode。当然你也能够用 CMake + VSCode 搭建 C++ 运行环境。
我这个人很懒，平时开发 Xcode 用的又比拟多，不想多折腾了，所以间接用 Xcode 构建我的项目了，小伙伴们千万不要学习我这种坏习惯。
Xcode 创立 C++ 我的项目
1. 新建我的项目
1.Xcode 创立 C++ 我的项目非常简单，启动 XCode 后点击 Create a new Xcode project，创立一个新我的项目
2. 在跳出的弹框里抉择 Command Line Tool，而后点击 Next
3. 在新的弹窗里填写好 Product Name，Language 抉择 C++，而后点击 Next
4. 在新的弹窗里抉择我的项目门路，点击 Create 创立我的项目
到这里我的项目就创立好了。
2. 配置相对路径
软渲染器须要对硬盘上的一些文件做一些 IO 操作，这时候就须要配置我的项目的相对路径。
首先依照 Product -> Scheme -> Edit Scheme 的秩序，关上一个弹窗。
而后在弹窗里勾选 Using custom working directory，并抉择我的项目文件所在门路就可：
3. 把源代码拖进去
因为本我的项目是零依赖的，渲染形式是依据源代码生成一张 tga 格局的图片。因为咱们是来写软渲染器而不是写图片编码器的，所以间接把源代码里的 tgaimage.h 和 tgaimage.cpp 拖到咱们的我的项目工程里就能够了。
加上 main.cpp，当初的工程目录里只有三个文件
.
├── main.cpp
├── tgaimage.cpp
└── tgaimage.h而后咱们在 main.cpp 里写一些简略的代码——创立一个 100×100 的图片，在 (52, 41) 这个坐标上画一个红的的点（rgb(255, 0, 0)）
#include "tgaimage.h"
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();
image.write_tga_file("output/lesson00.tga");
return 0;
}点击 Xcode 左上角三角形的 build 按钮，如果编译胜利并在 output 这个文件夹下生成一张名为 lesson00.tga 的图片，就阐明环境配置胜利了！
(红点只有一个像素大，看不清能够点击查看大图)
明天在图片上画了一个点，今天咱们就学习一下如何 高性能 的画一条直线。
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