軟渲染器 Directx11 一之向量,頂點,矩陣

2021-07-25 00:02:08 字數 2595 閱讀 8230

最近我完成了乙個3d軟體光柵器,也就是用cpu執行的小型3d渲染引擎,下面我就分為幾個章節分別說下我實現的思路

通常我們的向量和頂點都是用(x,y,z)表示,但是在3d圖形學裡,我們用(x,y,z,w)表示,那麼在3d圖形學裡頂點和向量有什麼區別呢?

在3d圖形學裡,頂點(vertex)用(x,y,z,1.0)表示,而向量用(x,y,z,0.0)表示,為什麼會這樣呢?其實原因很多,第四個引數的引入可以讓我們實現仿射變換,可以讓我們在透視投影變換後用第四個引數儲存相機空間的z值,反正好處非常多,詳細內容可參見

或者《introduction+to+3d+game+programming+with+directx+11》第三章。

在3d圖形學裡,我們用到的矩陣為4x4矩陣,用c++的二維陣列來表示為float[4][4], 如下面圖所示:

**實現:

/*----------------一,向量和頂點--------------*/

struct vector

;typedef vector point;

//構造乙個頂點

point buildpoint(float x, float y, float z)

//構造乙個向量

vector buildvector(float x, float y, float z)

**實現:

/*------------------二,矩陣-------------------*/

struct matrix

;

假設有兩個向量vector1 (x1,y1,z1,0) 和vector2 (x2,y2,z2,0),公式如下:

**實現:

//向量點乘(包括點和向量)

float vectordotproduct(const vector* v1, const vector* v2)

假設有兩個向量vector1 (x1,y1,z1,0) 和vector2 (x2,y2,z2,0),公式如下:

**實現:

//向量叉乘

vector vectorcrossproduct(const vector* v1, const vector* v2)

假設有存在乙個向量vector(x1,y1,z1,0),規格化後變為(x2,y2,z2,0),則x2*x2+y2*y2+z2*z2=1, 公式如下:

**實現:

//向量規格化

void vectornormalize(vector* v)

假設有兩個向量vector1 (x1,y1,z1,0) 和vector2 (x2,y2,z2,0),公式如下:

//向量相減,左減去右

vector vectorsubtract(const vector* v1, const vector* v2)

假設有乙個向量或者頂點為(x,y,z,w),則頂點或者向量乘以矩陣的運算公式為

如果為頂點,也就是(x,y,z,1), 則運算公式為:

如果為向量,也就是(x,y,z,0), 則運算公式為:

**實現:

//向量進行矩陣變換, 對於不改變內容的函式形參加個const

void vectortransform(vector* pointptr, const matrix* maptr)

else

}

假設有兩個矩陣a和b,a*b得到c矩陣

**實現:

//矩陣乘法

matrix matrixmultiply(const matrix* ma1, const matrix* ma2)

} }return matrix;

}

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