skywind3000/mini3d

3D Software Renderer in 700 Lines !!

mini3d

3D软件渲染教程，并没有任何性能优化，主要向人说明如何写一个固定管线的软件渲染器。虽然主体代码只有 700行，但是麻雀虽小，五脏俱全。

【README in English】

特性

• 单个文件：源代码只有一个 mini3d.c，单个文件实现所有内容，容易阅读。
• 独立编译：没有任何第三方库依赖，没有复杂的工程目录。
• 模型标准：标准 D3D 坐标模型，左手系加 WORLD / VIEW / PROJECTION 三矩阵
• 实现裁剪：简单 CVV 裁剪
• 纹理支持：最大支持 1024 x 1024 的纹理
• 深度缓存：使用深度缓存判断图像前后
• 透视贴图：透视纹理映射以及透视色彩填充
• 边缘计算：精确的多边形边缘覆盖计算
• 实现精简：渲染引擎只有 700行，模块清晰，主干突出。
• 详细注释：主要代码详细注释

编译

• mingw: gcc -O3 mini3d.c -o mini3d.exe -lgdi32
• msvc: cl -O2 -nologo mini3d.c
• 已编译版本： https://github.com/skywind3000/mini3d/releases

演示

纹理填充：RENDER_STATE_TEXTURE

色彩填充：RENDER_STATE_COLOR

线框绘制：RENDER_STATE_WIREFRAME

增加光照和二次线性插值（朋友给 Mini3D 增加的光照效果截图）

基础作业

• 增加背面剔除
• 增加简单光照
• 提供更多渲染模式
• 实现二次线性差值的纹理读取

进阶作业

• 推导并证明程序中用到的所有几何知识
• 优化顶点计算性能
• 优化 draw_scanline 性能
• 从 BMP/TGA 文件加载纹理
• 载入 BSP 场景并实现漫游

原理讲解

• 韦易笑：OpenGL 和 DirectX 是如何在只知道顶点的情况下得出像素位置的？
• 韦易笑：计算机底层是如何访问显卡的？

相关项目

• RenderHelp：另外一个支持可编程渲染管线的精简软渲染器实现，详细见 介绍。

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mini3d's Issues

Where can I find the API docs for "device_t"?

After an exhaustive search on the Internet, nothing could I find about this class. Just enlighten me on the details please :)

a tiny flaw

这3行会导致primtive triangle只要有部分与投影平面相交，就被整个裁剪掉。点击↑↓键使立方体靠近投影平面可以复现。
if (transform_check_cvv(&c1) != 0) return;
if (transform_check_cvv(&c2) != 0) return;
if (transform_check_cvv(&c3) != 0) return;

关于旋转矩阵的疑惑？

void matrix_set_rotate(matrix_t *m, float x, float y, float z, float theta) {
float qsin = (float)sin(theta * 0.5f);
float qcos = (float)cos(theta * 0.5f);
vector_t vec = { x, y, z, 1.0f };
float w = qcos;
vector_normalize(&vec);
x = vec.x * qsin;
y = vec.y * qsin;
z = vec.z * qsin;
m->m[0][0] = 1 - 2 * y * y - 2 * z * z;
m->m[1][0] = 2 * x * y - 2 * w * z;
m->m[2][0] = 2 * x * z + 2 * w * y;
m->m[0][1] = 2 * x * y + 2 * w * z;
m->m[1][1] = 1 - 2 * x * x - 2 * z * z;
m->m[2][1] = 2 * y * z - 2 * w * x;
m->m[0][2] = 2 * x * z - 2 * w * y;
m->m[1][2] = 2 * y * z + 2 * w * x;
m->m[2][2] = 1 - 2 * x * x - 2 * y * y;
m->m[0][3] = m->m[1][3] = m->m[2][3] = 0.0f;
m->m[3][0] = m->m[3][1] = m->m[3][2] = 0.0f;
m->m[3][3] = 1.0f;
}

旋转矩阵的实现没看懂，一般旋转矩阵都像

这里为什么要用theta/2，而且好像也对不上号。 望解答，谢谢。

部分代码可以删除

矩阵的加、减操作在渲染中用不到，可以考虑删除；

支持一波！

先mark下，等放假了慢慢看

Keyboard bug 键盘不响应

I pulled the code into Visual Studio 2022 and found that this project cant respond rotating, panning or switching modes as soon as I press any key, hopefully this can be fixed:>
我将代码拉到了Visual Studio 2022中。运行工程后我发现，随便按一个字母键，再按方向键和空格键就不能响应旋转、平移和切换模式了。希望可以修复~