前言

「十天自制软渲染器」这个标题我承认标题党了。在对图形学一无所知的情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晚上看完《30 天精通 C++》然后第二天早上八点考试得满分一样，我承认世界上有这种天才，但很可惜我不是。

就像前文所说，本系列造的轮子都是站在巨人的肩膀上完成的，需要对相关知识有一定的了解和学习，如果你是一个图形学大牛，这种软渲染器肯定是不屑于做的；如果你刚刚进入图形学的大门，造一个软渲染器的轮子，非常利于你巩固自己的底层知识。

本文主要（90%）参考 ssloy 大神的 tinyrenderer 教程，零依赖实现一个软渲染器，通过这个教程可以实现一个简易版本的 OpenGL2.0（rendering pipeline 只支持 Vertex Shader 和 Fragment Shader 两种自定义 Shader 类型），了解 OpenGL 这类图形学 API 在底层是如何工作的。

我自己造的轮子是 toyRenderer，在 tinyrenderer 的基础上加入了大量的注释并按自己的理解优化了部分代码（不排除有反向优化），如果大家对 tinyrenderer 感兴趣，可以参考一下我的实现和我现在写的这个教程，点个 star 🌟 就更好不过了～

本专栏的目录结构和 tinyrenderer 保持一致，方便大家对比阅读。

前置知识

要想看懂 tinyrenderer 的代码，需要有一定的知识储备，下面是我在造轮子时的一些总结，大家学习前可以参考一下。

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，并没有涉及太多的数学内容，我个人总结如下：

1.1 高中数学

造一个软渲染器需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

微积分其实只有少量的涉及，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

线性代数涉及的内容比较多，从最简单的向量，再到各种坐标系变换，都需要对线性代数有比较扎实的理解。

如果你线性代数都忘的差不多了，这里我推荐 3Blue1Brown 的教程——《线性代数的本质》，这是我见过最好的线性代数入门教程了。而且图形学里涉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可以上手图形学的学习了。

2.图形学

图形学入门课程我只推荐一个，闫令琪大神的《GAMES101-现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，最关键的是 GAMES101 优点太多了：

• 全中文讲解，大大降低国内小伙伴的学习门槛
• 课程非常新，2020 年初才开课，不会存在课程/教案过时的情况
• 知识点全面，正如课程名「现代图形学入门」，本课程不但讲了经典的光栅化成像，还讲了光线追踪等相对较新较前沿的内容

学完这门课可以收获什么呢？比如说 2077 的图形设置面板你都知道是啥意思了

如果跟着这门课学下来，其实课下作业就会完成一个小的软渲染器，但由于我是后期才加入学习的，所以作业也没有跟着做，经过搜索发现 tinyrenderer 这个教程推荐的人最多，所以最后参照这个教程实现了自己的软渲染器。

闫老师的是视频教程，大家可以配合他的 PPT 学习。如果习惯看书，我这里推荐两本，一本是大名鼎鼎的虎书《Fundamentals of Computer Graphics 4th Edition》，另一本是《Real Time Rendering 4th》，都是非常经典非常有名的书籍。

这两本书国内都没有引进，我这里有英文版的 PDF，大家可以关注我的公众号「卤代烃实验室」后回复「图形学」获取下载链接。

3.C++

本渲染器是用 C++ 写的，但用到的都是基础语法，稍微高级点儿的知识就是模版编程和操作符重载。个人认为只要有其他语言基础，看个半小时的 C++ 语法就可以上手实践了。

如果上面的三个知识点都掌握的差不多了，我打保票十天内肯定能写出一个软渲染器；如果没有掌握好（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，我们先去搭环境吧！

一个小尾巴

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