GAMES101-现代计算机图形学学习笔记（3）作业2

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我是靠谱客的博主温婉钢笔，这篇文章主要介绍GAMES101-现代计算机图形学学习笔记（3）作业2，现在分享给大家，希望可以做个参考。

前言

上篇作业1

本篇继续更新作业2相关。

作业2相关链接

games的作业2链接

我的源码

作业2简述

在作业1的基础上栅格化一个三角形
判断点是否在三角形内
（提高）使用Supersampling抗锯齿

作业2相关知识笔记

光栅化算法:如何构建一个三角形的BoundingBox
Depth buffer（Z-Buffering）
Antialising Supersampling(SSAA、MSAA)

作业2思路

注意：后面有代码展示，一定要自己先做一遍再看，而且我的设计不一定正确规范高效。

构建三角形BoundingBox
根据BoundingBox，遍历其中所有点判断是否在三角形内
若在点内，更新该点的Depth buffer
复制代码static bool insideTriangle(int x, int y, const Vector3f* _v) { // TODO : Implement this function to check if the point (x, y) is inside the triangle represented by _v[0], _v[1], _v[2] Eigen::Vector3f a1 = {_v[0].x()-_v[1].x(),_v[0].y()-_v[1].y(),0}; Eigen::Vector3f a2 = {_v[1].x()-_v[2].x(),_v[1].y()-_v[2].y(),0}; Eigen::Vector3f a3 = {_v[2].x()-_v[0].x(),_v[2].y()-_v[0].y(),0}; Eigen::Vector3f b1 = {x-_v[1].x(),y-_v[1].y(),0}; Eigen::Vector3f b2 = {x-_v[2].x(),y-_v[2].y(),0}; Eigen::Vector3f b3 = {x-_v[0].x(),y-_v[0].y(),0}; float c1,c2,c3; c1=a1.cross(b1).z(); c2=a2.cross(b2).z(); c3=a3.cross(b3).z(); if( (c1>=0 && c2>=0 && c3>=0) || (c1<0&&c2<0&&c3<0) )return true; else return false; }
```
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static bool insideTriangle(int x, int y, const Vector3f* _v)
{   
    // TODO : Implement this function to check if the point (x, y) is inside the triangle represented by _v[0], _v[1], _v[2]
    Eigen::Vector3f a1 = {_v[0].x()-_v[1].x(),_v[0].y()-_v[1].y(),0};
    Eigen::Vector3f a2 = {_v[1].x()-_v[2].x(),_v[1].y()-_v[2].y(),0};
    Eigen::Vector3f a3 = {_v[2].x()-_v[0].x(),_v[2].y()-_v[0].y(),0};

    Eigen::Vector3f b1 = {x-_v[1].x(),y-_v[1].y(),0};
    Eigen::Vector3f b2 = {x-_v[2].x(),y-_v[2].y(),0};
    Eigen::Vector3f b3 = {x-_v[0].x(),y-_v[0].y(),0};

    float c1,c2,c3;
    c1=a1.cross(b1).z();
    c2=a2.cross(b2).z();
    c3=a3.cross(b3).z();

    if( (c1>=0 && c2>=0 && c3>=0) || (c1<0&&c2<0&&c3<0) )return true;
    else return false;
}
```

对应三角形栅格化

复制代码

void rst::rasterizer::rasterize_triangle(const Triangle& t) {
    auto v = t.toVector4();
    int x_max,x_min,y_max,y_min,index;
    x_min=MIN(floor(v[0].x()),MIN(floor(v[1].x()),floor(v[2].x())));
    x_max=MAX(ceil(v[0].x()),MAX(ceil(v[1].x()),ceil(v[2].x())));
    y_min=MIN(floor(v[0].y()),MIN(floor(v[1].y()),floor(v[2].y())));
    y_max=MAX(ceil(v[0].y()),MAX(ceil(v[1].y()),ceil(v[2].y())));
    // TODO : Find out the bounding box of current triangle.
    // iterate through the pixel and find if the current pixel is inside the triangle
    for(int x=x_min;x<=x_max;x++){
        for(int y=y_min;y<=y_max;y++){
                if(insideTriangle(x+0.5,y+0.5,t.v)){
                    // If so, use the following code to get the interpolated z value.
                    auto[alpha, beta, gamma] = computeBarycentric2D(x, y, t.v);
                    float w_reciprocal = 1.0/(alpha / v[0].w() + beta / v[1].w() + gamma / v[2].w());
                    float z_interpolated = alpha * v[0].z() / v[0].w() + beta * v[1].z() / v[1].w() + gamma * v[2].z() / v[2].w();
                    z_interpolated *= w_reciprocal;
                     // TODO : set the current pixel (use the set_pixel function) to the color of the triangle (use getColor function) if it should be painted.
                    index=get_index(x,y);
                    if(z_interpolated<depth_buf[index]){
                        depth_buf[index]=z_interpolated;
                        set_pixel(Vector3f(x,y,1),t.getColor());
                    }
                }                                                                              
        }
    }   
}

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void rst::rasterizer::rasterize_triangle(const Triangle& t) {
    auto v = t.toVector4();
    int x_max,x_min,y_max,y_min,index;
    x_min=MIN(floor(v[0].x()),MIN(floor(v[1].x()),floor(v[2].x())));
    x_max=MAX(ceil(v[0].x()),MAX(ceil(v[1].x()),ceil(v[2].x())));
    y_min=MIN(floor(v[0].y()),MIN(floor(v[1].y()),floor(v[2].y())));
    y_max=MAX(ceil(v[0].y()),MAX(ceil(v[1].y()),ceil(v[2].y())));
    // TODO : Find out the bounding box of current triangle.
    // iterate through the pixel and find if the current pixel is inside the triangle
    for(int x=x_min;x<=x_max;x++){
        for(int y=y_min;y<=y_max;y++){
                if(insideTriangle(x+0.5,y+0.5,t.v)){
                    // If so, use the following code to get the interpolated z value.
                    auto[alpha, beta, gamma] = computeBarycentric2D(x, y, t.v);
                    float w_reciprocal = 1.0/(alpha / v[0].w() + beta / v[1].w() + gamma / v[2].w());
                    float z_interpolated = alpha * v[0].z() / v[0].w() + beta * v[1].z() / v[1].w() + gamma * v[2].z() / v[2].w();
                    z_interpolated *= w_reciprocal;
                     // TODO : set the current pixel (use the set_pixel function) to the color of the triangle (use getColor function) if it should be painted.
                    index=get_index(x,y);
                    if(z_interpolated<depth_buf[index]){
                        depth_buf[index]=z_interpolated;
                        set_pixel(Vector3f(x,y,1),t.getColor());
                    }
                }                                                                              
        }
    }   
}

在这里插入图片描述

提高部分

采用Supersampling可以改善抗锯齿,注意对应的头文件也要进行对应函数参数修改。
这里我采用的是4xSSAA。观察锯齿变化需要将图像放大到像素级别。
注意SSAA的定义，本质上是扩大采样点，所以需要扩展depth-buffer和frame-buffer，然后再进行下采样。所以这里要维护新的sample-list。

复制代码

void rst::rasterizer::rasterize_triangle(const Triangle& t) {
  auto v = t.toVector4();
  int x_max,x_min,y_max,y_min,index;
  x_min=MIN(floor(v[0].x()),MIN(floor(v[1].x()),floor(v[2].x())));
  x_max=MAX(ceil(v[0].x()),MAX(ceil(v[1].x()),ceil(v[2].x())));
  y_min=MIN(floor(v[0].y()),MIN(floor(v[1].y()),floor(v[2].y())));
  y_max=MAX(ceil(v[0].y()),MAX(ceil(v[1].y()),ceil(v[2].y())));
  // TODO : Find out the bounding box of current triangle.
  // iterate through the pixel and find if the current pixel is inside the triangle
  for(int x=x_min;x<=x_max;x++){
      for(int y=y_min;y<=y_max;y++){
          float d[] = {0.0f,0.5f};
          int inside_num = 0;
          Eigen::Vector3f sample_list = {0,0,0}; 
          for (int i=0;i<2;i++){
              for (int j=0;j<2;j++){
                  float x1 = x + d[i];
                  float y1 = y + d[j];                   
                  if(insideTriangle(x1+0.25f,y1+0.25f,t.v)){
                      sample_list += t.getColor();
                      // If so, use the following code to get the interpolated z value.
                      auto[alpha, beta, gamma] = computeBarycentric2D(x1+0.25f, y1+0.25f, t.v);
                      float w_reciprocal = 1.0/(alpha / v[0].w() + beta / v[1].w() + gamma / v[2].w());
                      float z_interpolated = alpha * v[0].z() / v[0].w() + beta * v[1].z() / v[1].w() + gamma * v[2].z() / v[2].w();
                      z_interpolated *= w_reciprocal;
                      // TODO : set the current pixel (use the set_pixel function) to the color of the triangle (use getColor function) if it should be painted.
                      index=get_index(x,y,i,j);
                      if(z_interpolated<depth_buf[index]){
                          depth_buf[index]=z_interpolated;                            
                          inside_num++;
                      }
                  }
              }            
          }
          if(inside_num>0)
          set_pixel(Vector3f(x,y,1),sample_list/4);                                                                              
      }
  }    
}

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void rst::rasterizer::rasterize_triangle(const Triangle& t) {
  auto v = t.toVector4();
  int x_max,x_min,y_max,y_min,index;
  x_min=MIN(floor(v[0].x()),MIN(floor(v[1].x()),floor(v[2].x())));
  x_max=MAX(ceil(v[0].x()),MAX(ceil(v[1].x()),ceil(v[2].x())));
  y_min=MIN(floor(v[0].y()),MIN(floor(v[1].y()),floor(v[2].y())));
  y_max=MAX(ceil(v[0].y()),MAX(ceil(v[1].y()),ceil(v[2].y())));
  // TODO : Find out the bounding box of current triangle.
  // iterate through the pixel and find if the current pixel is inside the triangle
  for(int x=x_min;x<=x_max;x++){
      for(int y=y_min;y<=y_max;y++){
          float d[] = {0.0f,0.5f};
          int inside_num = 0;
          Eigen::Vector3f sample_list = {0,0,0}; 
          for (int i=0;i<2;i++){
              for (int j=0;j<2;j++){
                  float x1 = x + d[i];
                  float y1 = y + d[j];                   
                  if(insideTriangle(x1+0.25f,y1+0.25f,t.v)){
                      sample_list += t.getColor();
                      // If so, use the following code to get the interpolated z value.
                      auto[alpha, beta, gamma] = computeBarycentric2D(x1+0.25f, y1+0.25f, t.v);
                      float w_reciprocal = 1.0/(alpha / v[0].w() + beta / v[1].w() + gamma / v[2].w());
                      float z_interpolated = alpha * v[0].z() / v[0].w() + beta * v[1].z() / v[1].w() + gamma * v[2].z() / v[2].w();
                      z_interpolated *= w_reciprocal;
                      // TODO : set the current pixel (use the set_pixel function) to the color of the triangle (use getColor function) if it should be painted.
                      index=get_index(x,y,i,j);
                      if(z_interpolated<depth_buf[index]){
                          depth_buf[index]=z_interpolated;                            
                          inside_num++;
                      }
                  }
              }            
          }
          if(inside_num>0)
          set_pixel(Vector3f(x,y,1),sample_list/4);                                                                              
      }
  }    
}

复制代码

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rst::rasterizer::rasterizer(int w, int h) : width(w), height(h)
{
    frame_buf.resize(4* w *h);
    depth_buf.resize(4* w *h);
}

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  static bool insideTriangle(float x, float y, const Vector3f* _v)
  {   
      // TODO : Implement this function to check if the point (x, y) is inside the triangle represented by _v[0], _v[1], _v[2]
      Eigen::Vector3f a1 = {_v[0].x()-_v[1].x(),_v[0].y()-_v[1].y(),0};
      Eigen::Vector3f a2 = {_v[1].x()-_v[2].x(),_v[1].y()-_v[2].y(),0};
      Eigen::Vector3f a3 = {_v[2].x()-_v[0].x(),_v[2].y()-_v[0].y(),0};
  
      Eigen::Vector3f b1 = {x-_v[1].x(),y-_v[1].y(),0};
      Eigen::Vector3f b2 = {x-_v[2].x(),y-_v[2].y(),0};
      Eigen::Vector3f b3 = {x-_v[0].x(),y-_v[0].y(),0};
  
      float c1,c2,c3;
      c1=a1.cross(b1).z();
      c2=a2.cross(b2).z();
      c3=a3.cross(b3).z();
  
      if( (c1>=0 && c2>=0 && c3>=0) || (c1<0&&c2<0&&c3<0) )return true;
      else return false;
  }

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int rst::rasterizer::get_index(int x, int y, int i, int j)
{
    return 4*((height-1-y)*width + x)+2*j+i;
}

对比一下效果
在这里插入图片描述

最后

以上就是温婉钢笔最近收集整理的关于GAMES101-现代计算机图形学学习笔记（3）作业2的全部内容，更多相关GAMES101-现代计算机图形学学习笔记（3）作业2内容请搜索靠谱客的其他文章。

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本文分类：GAMES101-现代计算机图形学
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发布日期：2024-04-29 19:55:01
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