Posted on 2009-03-10 22:40
林森(L.S.Winson) 閱讀(1977)
評(píng)論(6) 編輯 收藏 引用
呵呵，既然都說(shuō)了，是“我的第一個(gè)”。那自然就不會(huì)有太好的效率和表現(xiàn)，不過實(shí)現(xiàn)了基本功能，值得鼓勵(lì)一下~。
PS：這屬于掃盲帖，同時(shí)邀請(qǐng)牛們來(lái)點(diǎn)評(píng)下。
首先，介紹背景。。。
目前在一個(gè)游戲公司實(shí)習(xí)，培訓(xùn)的時(shí)候，有一個(gè)擴(kuò)展練習(xí)，就是寫一個(gè)3D渲染管線。
之前沒寫過這種東西，僅僅小用了一下OPENGL，搞了個(gè)旋轉(zhuǎn)立方體以后，就因?yàn)樽约夯靵y的坐標(biāo)變換概念無(wú)法深入了。
現(xiàn)在算是基本實(shí)現(xiàn)出來(lái)了，馬上就發(fā)覺了這東西的鍛煉價(jià)值了，首先是包含的數(shù)學(xué)多，尤其線性代數(shù)，不理解的話很多東西都不能懂。其次，是計(jì)算量潛力很大，圖形計(jì)算，隨便一算就幾百萬(wàn)幾千萬(wàn)的，真要做得好，要優(yōu)化效率，然后各種東西都來(lái)了，匯編啊，顯卡啊之類的。
何為3D渲染管線呢，就是一個(gè)能把3D世界模型，轉(zhuǎn)換成屏幕顯示的這個(gè)東西。說(shuō)“管線”，就是因?yàn)樗话闶且环N類似過濾器的實(shí)現(xiàn)方法，經(jīng)過N步的轉(zhuǎn)換過程，最終輸出了屏幕像素信息。
OK，直入主題。
最基本的渲染過程一般包含這樣幾個(gè)步驟。 世界坐標(biāo)變換、攝像機(jī)變換、透視變換、剪切、行掃描輸出。
世界坐標(biāo)變換：就是把3D世界中的各種物體，通過 縮放、旋轉(zhuǎn)、平移 放置到一個(gè)指定的位置，這個(gè)過程一般都可以記錄成文本或二進(jìn)制格式，從而渲染管線可以方便地初始化好整個(gè)世界信息。
攝像機(jī)變換： 這個(gè)比較好理解，3D世界生成好了，那么人在哪里呢？ 我們總要有一個(gè)眼睛來(lái)看這個(gè)3D世界。這個(gè)眼睛的位置不同，所看到的東西也就不同。 這個(gè)攝像機(jī)變換，就把3D世界的物體坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為眼睛看到的坐標(biāo)。 例子：有個(gè)點(diǎn)在(1,1,1) 處，我的眼睛在(1,1,0)處，看著那個(gè)點(diǎn)。 那么這個(gè)時(shí)候，這個(gè)點(diǎn)就在我的正前方，它在我眼中的坐標(biāo)就是(0,0,1)。
透視變換： 一般情況下，我們看東西都有一種近大遠(yuǎn)小的感覺，那么這個(gè)變換，就是為了制造出這種效果。比如說(shuō)，我眼睛看到了兩個(gè)點(diǎn) (-1,0,0) 和(1,0,0) ，假如我們把這兩個(gè)點(diǎn)都垂直于我們拿遠(yuǎn)一點(diǎn)，那么他們的攝像機(jī)坐標(biāo)本來(lái)是變成(-1,0,1) (1,0,1)，但是由于透視效果，近大遠(yuǎn)小，我們實(shí)際看到的坐標(biāo)會(huì)變成(-a,0,1) (a,0,1) ，這里 a < 1。
剪切： 這個(gè)也很好理解，我們看不到我們身后的東西，所以我們就不要去管它了，這樣可以節(jié)省很多計(jì)算量，也可以使得計(jì)算的結(jié)果有一個(gè)確定的范圍。實(shí)際的剪切變換中，還有近平面，遠(yuǎn)平面等參數(shù)，就是最近能看到多近，最遠(yuǎn)能看多遠(yuǎn)。
行掃描輸出： 我們現(xiàn)在已經(jīng)得到了一堆坐標(biāo)，表示我們看到的世界是什么樣子，現(xiàn)在就是要把這個(gè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖片了，3D世界中的所有東西都是由三角形組成，所以我們把這些三角型的每一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)都計(jì)算出來(lái)（在之前的處理中始終只保留其頂點(diǎn)）。然后根據(jù)X,Y坐標(biāo)畫到屏幕上，畫的過程中還要判斷哪個(gè)點(diǎn)在前面，哪個(gè)點(diǎn)在后面，在后面的點(diǎn)不能遮住前面的點(diǎn)。這里使用的一個(gè)技術(shù)叫Z-Buffer，用來(lái)記錄某個(gè)X,Y坐標(biāo)上離屏幕最近的點(diǎn)的Z坐標(biāo)值。
大概就這么多先，發(fā)覺原來(lái)想把東西表達(dá)清楚還真不容易，代碼過兩天再貼，等把紋理和比較方便的世界模型定義腳本做好再說(shuō)。而且，講到具體的東西，需要比較透徹的線性代數(shù)理解，要表達(dá)好不容易，自己還要先理解理解。