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光栅化渲染器：填充三角形前言绘制线框三角形绘制填充三角形结尾

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我是靠谱客的博主 美满小熊猫，最近开发中收集的这篇文章主要介绍光栅化渲染器：填充三角形前言绘制线框三角形绘制填充三角形结尾，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

前言

为什么三角形是实时渲染的首选多边形？因为它们具有以下理想的特性：

  • 三角形是最简单的多边形类型。少于三个顶点就没法组成一个多边形。
  • 三角形始终是平面的。任何具有四个或更多顶点的多边形都没有这个属性，因为前三个顶点定义了一个平面，第四个顶点可能位于该平面的上方或下方。
  • 三角形在大多数类型的变换下仍然是三角形，包括仿射变换和透视投影。
  • 几乎所有商业图形加速硬件都是围绕三角形光栅化设计的。

绘制线框三角形

上篇文章我们实现了画线功能，现在可以轻而易举的画一个三角形了。

// 引用EasyX图形库头文件
#include <graphics.h>		
#include <conio.h>
//glm数学相关头文件
#include <glm/glm.hpp>
#include <glm/gtc/matrix_transform.hpp>
#include <glm/gtc/type_ptr.hpp>

#include <iostream>
#include <vector>


void DrawLine1(glm::vec2 P0, glm::vec2 P1, COLORREF color)
{
	float a = (P1.y - P0.y) / (P1.x - P0.x);
	float b = P0.y - a * P0.x;
	for (int x=P0.x;x<P1.x;x++)
	{
		int y = a * x + b;
		putpixel(x, y, color);
	}
}

void DrawLine2(glm::vec2 P0, glm::vec2 P1, COLORREF color)
{
	float a = (P1.y - P0.y) / (P1.x - P0.x);
	float y = P0.y;
	for (int x = P0.x;x < P1.x;x++)
	{
		putpixel(x, y, color);
		y = y + a;
	}
}

void DrawLine3(glm::vec2 P0, glm::vec2 P1, COLORREF color)
{
	if (P0.x > P1.x)
	{
		std::swap(P0, P1);
	}
	float a = (P1.y - P0.y) / (P1.x - P0.x);
	float y = P0.y;
	for (int x = P0.x;x < P1.x;x++)
	{
		putpixel(x, y, color);
		y = y + a;
	}
}

void DrawLine4(glm::vec2 P0, glm::vec2 P1, COLORREF color)
{
	if (P0.y > P1.y)
	{
		std::swap(P0, P1);
	}
	float a = (P1.x - P0.x) / (P1.y - P0.y);
	float x = P0.x;
	for (int y = P0.y;y < P1.y;y++)
	{
		putpixel(x, y, color);
		x = x + a;
	}
}

void DrawLine5(glm::vec2 P0, glm::vec2 P1, COLORREF color)
{
	float dx = P1.x - P0.x;
	float dy = P1.y - P0.y;
	if (glm::abs(dx) > glm::abs(dy))
	{
		if (P0.x > P1.x)
		{
			std::swap(P0, P1);
		}
		float a = dy / dx;
		float y = P0.y;
		for (int x = P0.x;x < P1.x;x++)
		{
			putpixel(x, y, color);
			y = y + a;
		}
	}
	else
	{
		if (P0.y > P1.y)
		{
			std::swap(P0, P1);
		}
		float a = dx / dy;
		float x = P0.x;
		for (int y = P0.y;y < P1.y;y++)
		{
			putpixel(x, y, color);
			x = x + a;
		}
	}
	
}

std::vector<float> Interpolate(float i0, float d0, float i1, float d1)
{
	std::vector<float> values;
	if (glm::abs(i0 - i1)<=1e-6)
	{
		values.push_back(d0);
		return values;
	}
	float a = (d1 - d0) / (i1 - i0);
	float d = d0;
	for (int i = i0;i < i1;i++)
	{
		values.push_back(d);
		d = d + a;
	}
	return values;
}

void DrawLine(glm::vec2 P0, glm::vec2 P1, COLORREF color)
{
	if (glm::abs(P1.x-P0.x) > glm::abs(P1.y-P0.y))
	{
		if (P0.x > P1.x)
		{
			std::swap(P0, P1);
		}
		std::vector<float> ys = Interpolate(P0.x,P0.y,P1.x,P1.y);
		for (int x = P0.x;x < P1.x;x++)
		{
			putpixel(x, ys[x-P0.x], color);
		}
	}
	else
	{
		if (P0.y > P1.y)
		{
			std::swap(P0, P1);
		}
		std::vector<float> xs = Interpolate(P0.y, P0.x, P1.y, P1.x);
		for (int y = P0.y;y < P1.y;y++)
		{
			putpixel(xs[y - P0.y], y, color);
		}
	}

}

void DrawWireframeTriangle(glm::vec2 P0, glm::vec2 P1, glm::vec2 P2, COLORREF color)
{
	DrawLine(P0, P1, color);
	DrawLine(P1, P2, color);
	DrawLine(P2, P0, color);
}

int main()
{
	initgraph(640, 640);	// 创建绘图窗口，大小为 640x480 像素

	glm::vec2 P0(200, 200);
	glm::vec2 P1(200, 500);
	glm::vec2 P2(350, 350);

	DrawWireframeTriangle(P0, P1, P2, RED);

	_getch();				// 按任意键继续
	closegraph();			// 关闭绘图窗口
	return 0;
}

在这里插入图片描述

绘制填充三角形

其实填充三角形也很简单，我们只需要找到三角形左边边的x_left坐标和三角形右边边的x_right坐标，然后从三角形底部到顶部画线式填充就可以了。
在这里插入图片描述
当然这里三角形会有两种情况，一种就是下图所示，这种情况是比较简单的，因为这个时候是最左边的边直接对应最右边的边。
在这里插入图片描述
还有一种情况是如下图所示，这种情况就复杂一点，因为这个时候是一条边对应两条边了，当然我们可以把它从中间切一刀，分成第一种情况。
在这里插入图片描述
具体实现可以看代码和注释

// 引用EasyX图形库头文件
#include <graphics.h>		
#include <conio.h>
//glm数学相关头文件
#include <glm/glm.hpp>
#include <glm/gtc/matrix_transform.hpp>
#include <glm/gtc/type_ptr.hpp>

#include <iostream>
#include <vector>


void DrawLine1(glm::vec2 P0, glm::vec2 P1, COLORREF color)
{
	float a = (P1.y - P0.y) / (P1.x - P0.x);
	float b = P0.y - a * P0.x;
	for (int x=P0.x;x<P1.x;x++)
	{
		int y = a * x + b;
		putpixel(x, y, color);
	}
}

void DrawLine2(glm::vec2 P0, glm::vec2 P1, COLORREF color)
{
	float a = (P1.y - P0.y) / (P1.x - P0.x);
	float y = P0.y;
	for (int x = P0.x;x < P1.x;x++)
	{
		putpixel(x, y, color);
		y = y + a;
	}
}

void DrawLine3(glm::vec2 P0, glm::vec2 P1, COLORREF color)
{
	if (P0.x > P1.x)
	{
		std::swap(P0, P1);
	}
	float a = (P1.y - P0.y) / (P1.x - P0.x);
	float y = P0.y;
	for (int x = P0.x;x < P1.x;x++)
	{
		putpixel(x, y, color);
		y = y + a;
	}
}

void DrawLine4(glm::vec2 P0, glm::vec2 P1, COLORREF color)
{
	if (P0.y > P1.y)
	{
		std::swap(P0, P1);
	}
	float a = (P1.x - P0.x) / (P1.y - P0.y);
	float x = P0.x;
	for (int y = P0.y;y < P1.y;y++)
	{
		putpixel(x, y, color);
		x = x + a;
	}
}

void DrawLine5(glm::vec2 P0, glm::vec2 P1, COLORREF color)
{
	float dx = P1.x - P0.x;
	float dy = P1.y - P0.y;
	if (glm::abs(dx) > glm::abs(dy))
	{
		if (P0.x > P1.x)
		{
			std::swap(P0, P1);
		}
		float a = dy / dx;
		float y = P0.y;
		for (int x = P0.x;x < P1.x;x++)
		{
			putpixel(x, y, color);
			y = y + a;
		}
	}
	else
	{
		if (P0.y > P1.y)
		{
			std::swap(P0, P1);
		}
		float a = dx / dy;
		float x = P0.x;
		for (int y = P0.y;y < P1.y;y++)
		{
			putpixel(x, y, color);
			x = x + a;
		}
	}
	
}

std::vector<float> Interpolate(float i0, float d0, float i1, float d1)
{
	std::vector<float> values;
	if (glm::abs(i0 - i1)<1e-6)
	{
		values.push_back(d0);
		return values;
	}
	float a = (d1 - d0) / (i1 - i0);
	float d = d0;
	for (int i = i0;i < i1;i++)
	{
		values.push_back(d);
		d = d + a;
	}
	return values;
}

void DrawLine(glm::vec2 P0, glm::vec2 P1, COLORREF color)
{
	if (glm::abs(P1.x-P0.x) > glm::abs(P1.y-P0.y))
	{
		if (P0.x > P1.x)
		{
			std::swap(P0, P1);
		}
		std::vector<float> ys = Interpolate(P0.x,P0.y,P1.x,P1.y);
		for (int x = P0.x;x < P1.x;x++)
		{
			putpixel(x, ys[x-P0.x], color);
		}
	}
	else
	{
		if (P0.y > P1.y)
		{
			std::swap(P0, P1);
		}
		std::vector<float> xs = Interpolate(P0.y, P0.x, P1.y, P1.x);
		for (int y = P0.y;y < P1.y;y++)
		{
			putpixel(xs[y - P0.y], y, color);
		}
	}

}

void DrawWireframeTriangle(glm::vec2 P0, glm::vec2 P1, glm::vec2 P2, COLORREF color)
{
	DrawLine(P0, P1, color);
	DrawLine(P1, P2, color);
	DrawLine(P2, P0, color);
}

void DrawFilledTriangle(glm::vec2 P0, glm::vec2 P1, glm::vec2 P2, COLORREF color)
{
	//排序顶点 P0.y <= P1.y <= P2.y
	if (P1.y < P0.y) { std::swap(P1, P0); }
	if (P2.y < P0.y) { std::swap(P2, P0); }
	if (P2.y < P1.y) { std::swap(P2, P1); }
	              
// 				   P2 |
// 	                  | 
// 					  |   P1
// 					  |  /
// 					  | /
// 				   P0 |/			  			   

	//P0P1边x坐标数组
	std::vector<float> x01 = Interpolate(P0.y, P0.x, P1.y, P1.x);
	//P1P2边x坐标数组
	std::vector<float> x12 = Interpolate(P1.y, P1.x, P2.y, P2.x);
	//P0P2边x坐标数组
	std::vector<float> x02 = Interpolate(P0.y, P0.x, P2.y, P2.x);

	//【注意】去掉重复坐标，P0P1和P1P2重复了P1
	//x01.pop_back();
	//x012=x01+x12 x012代表P0P1和P1P2两条边的x坐标数组
	x01.insert(x01.end(), x12.begin(), x12.end());
	std::vector<float> x012(x01);

	float m = glm::floor(x012.size() / 2);
	std::vector<float> x_left;
	std::vector<float> x_right;
//	      第一种情况
// 		  P2 |
// 	         | 
// 			 |   P1
// 			 |  /
// 			 | /
// 		  P0 |/		
	if (x02[m] < x012[m])
	{
		x_left = x02;
		x_right = x012;
	}
//	      第二种情况
// 		    /| P2
// 	       / | 
// 	   p1 /  | 
// 		  	 |
// 		    |
// 		    | P0	
	else
	{						
		x_left = x012;					
		x_right = x02;
	}
	//从上到下，从左到右填充
	for (int y = P0.y;y < P2.y;y++)
	{
		for (int x = x_left[y - P0.y];x < x_right[y - P0.y];x++)
		{
			putpixel(x, y, color);
		}
	}
}

int main()
{
	initgraph(640, 640);	// 创建绘图窗口，大小为 640x480 像素

	glm::vec2 P0(200, 200);
	glm::vec2 P1(200, 500);
	glm::vec2 P2(350, 350);

	DrawFilledTriangle(P0, P1, P2, RED);

	_getch();				// 按任意键继续
	closegraph();			// 关闭绘图窗口
	return 0;
}

结果
在这里插入图片描述

结尾

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项目地址

最后

以上就是美满小熊猫为你收集整理的光栅化渲染器：填充三角形前言绘制线框三角形绘制填充三角形结尾的全部内容，希望文章能够帮你解决光栅化渲染器：填充三角形前言绘制线框三角形绘制填充三角形结尾所遇到的程序开发问题。

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