cocos2dx 实现软渲染引擎 soft rendering engine

http://blogs.msdn.com/b/davrous/archive/2013/06/13/tutorial-series-learning-how-to-write-a-3d-soft-engine-from-scratch-in-c-typescript-or-javascript.aspx

https://github.com/liyonghelpme/softRenderEngine.git

一 soft rendering engine 介绍

如今游戏在屏幕上渲染模型和图像,是经过opengl 或者directx api, 将顶点, 法向量以及纹理坐标,纹理图片数据提交给gpu来渲染的.

早期pc 经过 cpu 计算, 直接在屏幕上绘制像素点来显示3d对象.

实现cpu 上的3d 算法, 投影像素点到屏幕上,则是 属于soft rendering 软件渲染 方法.

一般的3d 建模软件都实现有软件渲染算法. 

二:基本原理

首先在内存中 渲染出每一个像素, 接着将这片内存数据 传入到 gpu中, 在屏幕上显示出来.

cocos2dx 中 CCSprite 是一个能够在屏幕上显示的对象.

CCTexture2D 对应gpu中的资源,能够将 内存中生成的纹理数据 传给CCTexture2D 经过CCTexture2D 传入到 gpu中.

kazmath 库能够帮助来作3d 矩阵计算.

渲染一个3d 对象基本流程是:

使用modelview 矩阵变换对象, 使用projection 矩阵计算出定点在屏幕上的位置.

根据须要绘制的对象 采用不一样的算法,进行像素点的填充.

二 绘制点

对定点作 两个矩阵变换以后, 获得的就是定点在屏幕上的位置, 直接根据这个位置修改对应 像素点的值便可.

三 绘制线

采用中点递归算法绘制 线, 取线段中点, 分别递归绘制 两个子线段便可.

四 填充三角面片 以及z buffer 算法

采用扫面线算法绘制三角面片 逐行在屏幕上绘制便可.

五 光照 shade 着色

flat shading 

gouraud shading 

拥有了扫描线算法以后, 能够在着色阶段, 进行像素点的光照颜色插值, 便可绘制每一个像素的光照颜色.

六 纹理贴图

相似于光照着色. 这里建模时给每一个定点肯定纹理坐标. 接着程序中加载纹理图片, 在着色阶段,对每一个像素点 插值计算纹理坐标, 接着查询 加载的纹理图片对应点的颜色, 着色便可. 

须要注意的是 blender 中模型的纹理坐标 和图片像素数据的坐标的Y 轴方向是相反的.

七 shadowMap 阴影贴图

 http://fabiensanglard.net/shadowmapping/index.php

https://github.com/liyonghelpme/softRenderEngine/tree/shadowMap

shadowMap 算法基本原理 须要一个 从光源角度 获取场景的一个深度纹理，对于点光源，须要作一个cube  map 6个方向， 对于方向光源只须要一个深度缓冲。

首先对场景中的 对象渲染到光源深度缓冲中。

接着从正常摄像机位置渲染对象。 渲染每一个像素的时候，根据像素的世界坐标，计算像素对应的 光源深度贴图中的 纹理坐标， 比较 转化后的深度和 光源贴图中的深度，若是大于则 表示像素在阴影中，这时候能够调低像素颜色便可。