如何进行软件渲染？

我想探索基于实时软件的栅格化。我知道这些天一切都在朝着GPU迈进，但是在一些游戏中使用软件渲染器仍然有意义。

例如：Voxeltron

Voxatron是一个竞技场射击游戏，发生在一个由体素（小方块之类）构成的世界中。游戏中的所有内容均以虚拟的128x128x64体素显示器显示，包括菜单和玩家清单。如果仔细观察，有时会看到库存（得分/生命/弹药）在地面上的某些物体上蒙上阴影。

我长期从事体素渲染和建模工具的研究，其最终目标是制作大型探险冒险游戏。大约半年前，它与我在Conflux的舞台射击游戏中所做的工作融合在一起，这就是结果。

从本质上讲，这是一个非常简单的游戏-大多只是Robotron摆在一个3D可破坏世界中，带有愚蠢的生物。我不确定可破坏性对游戏玩法的影响有多大，但是炸开墙壁确实很有趣。我还添加了一个实验性的围墙拾音器，您可以使用该拾音器来构建屏障以躲避可怕的怪物。

游戏发生在一小部分竞技场上。其中一些客房设有固定动作的房间，位于Knightlore和Smash TV之间。这是一些原始的基于冒险的设计潜入其中，并且是创建主题环境的借口。

特征：

• 具有柔和阴影的自定义软件渲染。
• 内置声音和音乐合成器（也用于制作预告片音乐）。
• 播放和游戏后录制。

我假设您已经知道一些基本的线性代数，涉及的种类：3d投影，相机设置，将顶点转换为世界位置等...如果您不了解，则有很多不错的地方可以学习。这是我喜欢的两个：

游戏引擎架构

• 简要介绍了基本线性代数，但确实涵盖了您需要了解的所有内容。由于其他许多原因，这本书也值得一读。

实时渲染

• 稍微更详细的介绍，但仅会坚持您可能需要知道的内容。同样，对于其余各章中涉及的主题，我也建议使用此主题。

了解了如何表示和处理3d对象后，便可以开始研究如何将其绘制到屏幕上。通常，这是通过扫描线三角形光栅化技术完成的。这实际上是一个非常简单的概念。在插值颜色和uv纹理坐标时，一次绘制一个三角形的一行。对于屏幕上的所有三角形，将继续此过程。您甚至可以实现一个深度缓冲区来处理乱序渲染。

这些文章中对此进行了更详细的介绍：

教程-基于软件的渲染简介：三角形栅格化

软件渲染学校：第一部分

只是为了好玩，请查看以下文章：

雷神之锤2源代码评论3/4（软件渲染器）

这是一个相当广泛的话题。不过，它有两个基本部分：图形转换和光栅化管线的实际理论，以及使您能够按自己选择的方式在屏幕上展开像素的实际实现位。最重要的是，还有优化（尤其是后者）。

幸运的是，第一部分与现代硬件和API公开的用于图形管线的理论相同。如果您已经知道这一点，那么您就定了。如果您不喜欢，我推荐一本好书。这个很好。

第二部分有很多选择。它们在很大程度上取决于您的操作系统和工具链的选择。如果您在Windows上使用C或C ++，则可以直接将像素直接绘制到GDI位图（这SetPixel很简单，但是很痛苦，没用，很慢- CreateDIBSection给您大量原始字节，您可以以更快的速度进行操作）。

您还可以获取DirectDraw曲面并对其进行写入，或者写入Direct3D或OpenGL纹理。在后一种情况下，您仍将使用硬件，但是只要您自己在CPU上完成最终图像的所有合成，并且仅使用硬件API将结果复制到屏幕上，它就仍然很重要。在现代PC上，无论如何都无法直接访问原始VRAM或任何其他内容。

如果您想了解更多，您可能应该提出更具体的问题。我或其他人很乐意回答他们。

好吧，我将从最基本的角度解决这个问题。除此之外的任何事情都可以扩展到简单的质量检查中；您需要购买有关该主题的书。

在软件渲染和使用GPU之间，最根本的区别在于绘制像素。也就是说，在进行软件渲染时，您最终要负责绘制每个该死的像素，而使用GPU，像素的绘制很大程度上由硬件自动完成，您只需使用着色器“按摩”像素管线即可。

例如，考虑一下您作为程序员必须执行的操作才能在屏幕上显示3D三角形。使用GPU，您几乎可以告诉硬件顶点的X，Y，Z坐标是什么，然后视频卡填充屏幕上构成三角形图像的所有像素。您可能使用着色器告诉GPU根据纹理或其他东西更改每个像素的颜色，但最终还是取决于GPU自动为您填充所有像素。

在进行软件渲染时，您必须计算出屏幕上要填充的像素，然后进行blit处理以实际填充这些像素。也就是说，您需要进行矩阵数学运算，以从3D场景的坐标空间转换到视图空间，然后将点从视图空间投影到屏幕上，依此类推。