實現個簡單的固定渲染管線軟渲染器不算複雜，差不多700行程式碼就可以搞定了。之所以很多人用 D3D用的很熟，寫軟渲染卻坑坑窪窪，主要是現在大部分講圖形的書，講到透視投影時就是分析一下透視變換矩陣如何生成，頂點如何計算就跳到其他講模型或者光照的部分了。
因為今天基本上是直接用 D3D 或者 OGL，真正光柵化的部分不瞭解也不影響使用，所以大部分教材都直接跳過了一大段，攝像機座標系如何轉換？三角形如何生成？CVV邊緣如何檢測？四維座標如何裁剪？邊緣及步長如何計算？掃描線該如何繪製？透視紋理對映具體程式碼該怎麼寫？framebuffer zbuffer 到底該怎麼用？z-test 到底是該 test z 還是 w 還是 1/z 還是 1/w ？這些都沒講。
早年培訓學生時候，我花兩天時間寫的一個 DEMO，今天拿出來重新調整註釋一下，效能和功能當然比不過高大上的軟體渲染器。但一般來講，工程類專案程式碼不容易閱讀，太多邊界情況和太多細節優化容易讓初學者迷失，這個 mini3d 的專案不做任何優化，主要目的就是為了突出主幹：
原始碼：skywind3000/mini3d · GitHub
可執行：http://www.skywind.me/mw/images/c/c8/Mini3d.7z
操作方式：左右鍵旋轉，前後鍵前進後退，空格鍵切換模式，ESC退出。
特性介紹：
- 單個檔案：原始碼只有一個 mini3d.c，單個檔案實現所有內容，閱讀容易。
- 獨立編譯：沒有任何第三方庫依賴，沒有複雜的工程目錄。
- 模型標準：標準 D3D 座標模型，左手系 + WORLD/VIEW/PROJECTION 三矩陣
- 實現裁剪：簡單 CVV 裁剪
- 紋理支援：最大支援 1024 x 1024 的紋理
- 深度快取：使用深度快取判斷影象前後
- 邊緣計算：精確的多邊形邊緣覆蓋計算
- 透視貼圖：透視紋理對映以及透視色彩填充
- 實現精簡：渲染部分只有 700行， 模組清晰，主幹突出。
- 詳細註釋：主要程式碼詳細註釋
截圖效果
顏色填充
透視紋理對映
線框圖
增加光照和二次線性插值（朋友給 Mini3D加的平行光源）效果還行：
閱讀要求：
- 看過並瞭解 D3D / OGL的矩陣變換。
- 用 D3D / OGL 完成過簡單程式。
實現說明：
- transform：實現座標變換，和書本手冊同
- vertex： 如何定義頂點？如何定義邊？如何定義掃描線？如何定義渲染主體（trapezoid）？
- device： 裝置，如何 projection，如何裁剪和歸一化，如何切分三角形，如何頂點排序？
- trapezoid：如何生成 trape，如何生成邊，如何計算步長，如何計算掃描線
- scanline：如何繪製掃描線，如何透視糾正，如何使用深度快取，如何繪製
基礎練習：先前給學生的作業
- 增加背面剔
- 增加簡單光照
- 提供更多渲染模式
- 實現二次線性差值的紋理讀取
擴充套件練習：給有餘力的學生
推導並證明程式中用到的所有幾何知識
優化頂點計算效能
優化 draw_scanline 效能
從 BMP/TGA 檔案載入紋理
載入 BSP 場景並實現漫遊
其他內容
當年還用不了 D3D 和 OGL ，開發遊戲，做圖形實現軟體渲染是必備技能，當年機型差，連浮點數都用不了，要用定點數來計算，矩陣稍不注意就越界了。計算透視糾正還是一個比較昂貴的工作，更多遊戲使用仿射紋理繪製，只是把離螢幕近的多邊形切割成更小的三角形，讓人看起來沒有那麼明顯。即便到了 Quake 年代，計算 1/z 的除法也只是四個點才算一次（經過精確計算CPU週期，繪製四個點時下一個點的 1/z剛好算完），Quake 的四個點內也還是仿射紋理繪製……
那時顯示卡沒普及，光軟體渲染器的優化就是一個無底洞，今天有了 OGL/D3D和顯示卡，人的精力才能充分集中在更高層次的場景組織、層次細節、動態光照等功能上。然而有空的時候，花個一週時間坐下來了解一下這部分的大概原理，推導所用到的數學模型，也能幫助大家更好的理解底層執行機制，寫出更加優化的程式碼來。
PS：光線跟蹤版本的軟體渲染，考慮光照的話，簡單實現起來差不多 500 行，比這個要簡單一些。各位有興趣也可以嘗試一下，就是簡單渲染個立方體足夠了。