学习路线

主要讲的是 Renderer知识的学习。

知乎文章：如何开始用 C++ 写一个光栅化渲染器？

http://www.zhihu.com/question/24786878

学习顺序

01
什么版本都不用管先实现一遍底层的光栅化的3D渲染算法，只用一个画像素的功能，把插值，zbuffer，alpha，阴影，三角形的光栅化，全自己底层实现一遍，之后进阶挑nvidia 的sdk里的例子逐句看，siggraph早期的gpgpu的论文挑自己觉得有趣的去实现，shaderX，gpu gems里头拿感兴趣的实现，我就是这么过来的，后来去了皮克斯做R&D，现在在Weta Digital做R&D
02
2D部分：光栅化2D点（就是在二维数组上画点，了解色彩基本原理，并解决影像输出问题）
光栅化2D直线（布雷森漢姆直線演算法、吴小林直线算法等）
2D直线的剪切算法（见Line clipping）
光栅化2D三角形（scan conversion）。避免重复光栅化相邻三角形边界的像素（edge equation）。
光栅化简单／复杂多边形
3D部分：
把顶点从三维世界空间变换至二维屏幕空间，绘画顶点（如银河星系数据），操控摄像机旋转模型。
在剪切空间进行3D直线的剪切算法，把顶点连线（如各种三维正多面体）光栅化成wire frame模型
以多边形来定义三维模型。使用画家算法来光栅化那些多边形。
改为使用深度缓冲。
实现简单的纹理映射，先做屏幕空间的插值，然后实现简单的perspective-correct texture mapping。
实现简单的顶点光照，使用顶点颜色插值实现Gouraud shading。
通过顶点法线插值，实现Phong shading。
实现其他贴图技术，如mipmapping（也可试Summed area table）、bilinear/trilinear filtering、bump mapping、normal mapping、environment mapping等。
05
最经典的是《3D游戏编程大师》，不卖弄，纯干货，从零教你写软3D引擎，当然包括光栅化。我的观点一直是，当你迈出第一步，所有的东西都会水到渠成。

矩阵基础

所谓变换，其实就是空间里从一个点（元素/对象）到另一个点（元素/对象）的跃迁。比如说，拓扑变换，就是在拓扑空间里从一个点到另一个点的跃迁。再比如说，仿射变换，就是在仿射空间里从一个点到另一个点的跃迁。附带说一下，这个仿射空间跟向量空间是亲兄弟。做计算机图形学的朋友都知道，尽管描述一个三维对象只需要三维向量，但所有的计算机图形学变换矩阵都是4 x 4的。说其原因，很多书上都写着“为了使用中方便”，这在我看来简直就是企图蒙混过关。真正的原因，是因为在计算机图形学里应用的图形变换，实际上是在仿射空间而不是向量空间中进行的。想想看，在向量空间里相一个向量平行移动以后仍是相同的那个向量，而现实世界等长的两个平行线段当然不能被认为同一个东西，所以计算机图形学的生存空间实际上是仿射空间。而仿射变换的矩阵表示根本就是4 x 4的。又扯远了，有兴趣的读者可以去看《计算机图形学——几何工具算法详解》。

具体问题

因为今天基本上是直接用 D3D 或者 OGL，真正光栅化的部分不了解也不影响使用，所以大部分教材都直接跳过了一大段，摄像机坐标系如何转换？
三角形如何生成？
CVV边缘如何检测？
四维坐标如何裁剪？
边缘及步长如何计算？
扫描线该如何绘制？
透视纹理映射具体代码该怎么写？
framebuffer zbuffer 到底该怎么用？
z-test 到底是该 test z 还是 w 还是 1/z 还是 1/w ？
这些都没讲。