Question

我的任务是使用线性代数和颜色实时生成二维函数图（想象必须从函数定义中以普通C ++计算图像缓冲区，例如f（x，y） = x ^ 2 + y ^ 2）。输出应该是这样的3d plot。到目前为止，我尝试了3种方法：

1：光线追踪：

将（x，y）平面划分为三角形，找到每个顶点的z值，从而将绘图划分为三角形。将每条光线与三角形相交。

2：球体追踪：

用于呈现描述here的隐式曲面的方法。

3：光栅化：

（1）的倒数。将绘图分割为三角形，将它们投影到相机平面上，在画布的像素上循环，并为每个像素选择“最接近”的投影像素。

所有这些都是放慢速度的方法。我的部分任务是在相机周围移动，因此必须在每个帧中重新渲染绘图。请指出我另一个信息来源/另一种算法/任何类型的帮助。谢谢。

修改

正如所指出的，这是我非常基本的光栅化器的伪代码。我知道这段代码可能不是完美的，但它应该与一般的想法相似。然而，当我将我的绘图分成200个三角形（我不认为它足够）时，它已经非常缓慢地运行，即使没有渲染任何东西。我甚至没有使用深度缓冲来获得可见性。我只想通过设置帧缓冲区来测试速度，如下所示：

注意：在我使用的JavaScript框架中，_表示数组索引，a..b表示从a到b的列表。

/*
 * Raster setup.
 * The raster is a pxH x pxW array.
 * Raster coordinates might be negative or larger than the array dimensions.
 * When rendering (i.e. filling the array) positions outside the visible raster will not be filled (i.e. colored).
 */

pxW := Width of the screen in pixels.
pxH := Height of the screen in pixels.
T := Transformation matrix of homogeneous world points to raster space.

// Buffer setup.
colBuffer = apply(1..pxW, apply(1..pxH, 0)); // pxH x pxW array of black pixels.

// Positive/0 if the point is on the right side of the line (V1,V2)/exactly on the line.
// p2D := point to test.
// V1, V2 := two vertices of the triangle.
edgeFunction(p2D, V1, V2) := (
  det([p2D-V1, V2-V1]);
);

fillBuffer(V0, V1, V2) := (
  // Dehomogenize.
  hV0 = V0/(V0_3);
  hV1 = V1/(V1_3);
  hV2 = V2/(V2_3);
  // Find boundaries of the triangle in raster space.
  xMin = min(hV0.x, hV1.x, hV2.x);
  xMax = max(hV0.x, hV1.x, hV2.x);
  yMin = min(hV0.y, hV1.y, hV2.y);
  yMax = max(hV0.y, hV1.y, hV2.y);
  xMin = floor(if(xMin >= 0, xMin, 0));
  xMax = ceil(if(xMax < pxW, xMax, pxW));
  yMin = floor(if(yMin >= 0, yMin, 0));
  yMax = ceil(if(yMax < pxH, yMax, pxH));
  // Check for all points "close to" the triangle in raster space whether they lie inside it.
  forall(xMin..xMax, x, forall(yMin..yMax, y, (
    p2D = (x,y);
    i = edgeFunction(p2D, hV0.xy, hV1.xy) * edgeFunction(p2D, hV1.xy, hV2.xy) * edgeFunction(p2D, hV2.xy, hV0.xy);
    if (i > 0, colBuffer_y_x = 1); // Fill all points inside the triangle with some placeholder.
  )));
);

mapTrianglesToScreen() := (
  tvRaster = homogVerts * T; // Triangle vertices in raster space.
  forall(1..(length(tvRaster)/3), i, (
    actualI = i / 3 + 1;
    fillBuffer(tvRaster_actualI, tvRaster_(actualI + 1), tvRaster_(actualI + 2));
  ));
);

// After all this, render the colBuffer.

这种方法有什么问题？为什么这么慢？

谢谢。

Answer 1

我会选择＃3 它实际上并不复杂，所以如果编码正确，你应该在标准机器上使用纯SW光栅化器（没有任何libs）获得> 20 fps。我敢打赌，你正在使用一些缓慢的 API ，如PutPixel或SetPixel或做一些疯狂的事情。如果没有看到代码或更好地描述你的工作方式，很难详细说明。您需要执行此操作的所有信息都在此处：

还要查看每个子链接......

渲染2d函数图

1 个答案: