前三次作业使用了差不多的一个框架，所以我就把它们整合到一起做，同时分析一下这个框架是如何用CPU模拟GPU的。

其他内容可见：

我用的vs 2019，而不是官方建议的虚拟机，因为vs 更方便。配置也很简单：实际上这个系列框架只用了Eigen和OpenCV两个包（这个框架使用CPU模拟GPU的过程，所以帧率会有点低），所以可以直接在VS 2019中做，于是我看到可以这样实现：

首先安装vcpkg然后指定把开源的两个库编译成64位win架构下（管理员模式运行，开上全局梯子）

参考文章：https://blog.csdn.net/weixin_39548859/article/details/107170535很不巧，就在我install命令发出去的两三个小时前，这个repository坏了，空了。所以，，，只能等它好。

包下载好了之后，配置vs2019，其实没什么好配置的，建立一个空项目，直接就默认找到了vcpkg，可以include了（因为我们用vs自动的编译器，所以不用cmake了，配置cmake也很简单，直接设置就好，这里我就不做）

成功另外记得在解决方案设置中的启动选项改为“当前选定内容”

这样就可以方便的选择不同项目运行代码了。要加入作业文件到项目中，只需要把作业文件复制到项目文件夹下，然后在vs中点击右上角按钮显示所有文件

然后左图中选中这些文件右键选择 包括到项目中 ， 结果如右图所示另外注意把C++语言标准设置到C++17

这样基本就配置好环境了。

接下来我们首先用作业一来分析一下这个框架

作业要求：普通已有给定点 v0 (2.0, 0.0, −2.0), v1(0.0, 2.0, −2.0), v2 (−2.0, 0.0, −2.0)围成的一个三角形。现需要

提高在 main.cpp 中构造一个函数,该函数的作用是得到绕任意过原点的轴的旋转变换矩阵。Eigen::Matrix4f get_rotation(Vector3f axis, float angle)

分析

框架已经完成了其他任务，我们需要的就是构建模型变换矩阵和投影矩阵，对应上图中 modeling transformation 和 Projection transformation 两个步骤。

框架分析：这里详细来看看，这套框架是怎么运行的。再来回答作业1的问题首先这里有5个文件，（我们用vs自动构建编译过程所以不需要cmake）

具体的函数和数据这里就不展开说明，看一眼代码就知道，主要从main函数来分析一下程序运行的流程

然后开始分别处理命令行和键盘输入的逻辑，这里我们不看命令行至此，我们大概可以知道是一个什么结果了，在Blender里面画出来就是：

（黄框是摄像机视图，相机位置在（0，0，5），向上方向为y，看向-z，分辨率为700*700）

（场景应该是这样子）

接下来是核心逻辑：键盘输入控制除非按下esc结束程序，否则一直循环执行：

rasterize_wireframe 调用draw_line函数进行绘制每一根线这里用一个set_pixel函数，把每个顶点的x，y 输入，转换为其在frame_buf中的下标位置也就是图像中的像素点位置，并且涂上色。

第二点，OpenCV如何把一个点向量转化为一张图片的。首先用Mat构造一个image，Mat(nrows,ncols,type,fillValue)r.frame_buffer().data() 返回指针，指向vector的第一个元素的地址 C++11然后转换一下类型，从32位3通道Float类型转换为8位3通道unsigned类型然后显示出来，每隔10ms刷新。

这样，这个框架就解释完了，我们看看作业内容代码：普通

结果基本上跟Blender看到的基本一致

旋转矩阵就是很简单，构建：

当我改变输入轴，希望让三角形绕45度斜着旋转的时候，r.set_model(get_rotation(Eigen::Vector3f(-1, 1, 0), angle));

确实得到了效果

作业要求：普通画实心三角形首先把第一个作业里面写的投影矩阵复制过来，然后修改两个函数• rasterize_triangle(): 执行三角形栅格化算法• static bool insideTriangle(): 测试点是否在三角形内。你可以修改此函数的定义,这意味着,你可以按照自己的方式更新返回类型或函数参数。提高 用 super-sampling 处理 Anti-aliasing : 你可能会注意到,当我们放大图像时,图像边缘会有锯齿感。我们可以用 super-sampling来解决这个问题,即对每个像素进行 2 * 2 采样,并比较前后的结果 (这里并不需要考虑像素与像素间的样本复用)。需要注意的点有,对于像素内的每一个样本都需要维护它自己的深度值,即每一个像素都需要维护一个 samplelist。最后,如果你实现正确的话,你得到的三角形不应该有不正常的黑边。框架分析：这个框架任然延续了上一个框架，稍微有所不同的是，上一个框架是画一个线框三角形， 这个框架是画两个实心三角形，我们来看看具体代码

Main函数没有什么区别，就是硬编码了两个三角形

然后就是要自己实现的 rasterize_triangle(): 执行三角形栅格化算法 函数代码： 普通 rasterize_triangle() 的步骤

最后的效果看起来达到要求（注意前后遮挡顺序），而且确实有明显的锯齿

提高这里的反采样要求用SSAA，课程里面介绍的是MSAA这里先区分一下两者，然后再看怎么操作。都是以4x为例

原先我是用像素中心点输入insideTriangle函数判断像素是否在三角形内，现在我需要让每个像素维护一个2 * 2 的子像素list，把子像素输入insideTriangle内，并计算更新其color（计算color其实就是ps阶段）和depth。4次计算后，把子像素数组的color和depth进行平均就是当前像素的值。

由于这里的color是固定的，因此我们可以只维护一个depth，这样只有在三角形内部的子像素才有有意义的depth值。我们通过这个可以知道有多少个子像素在三角形内，然后就可以平均其父像素颜色。

经过一番修改后，得到抗锯齿的，三角形

发现，这个是由黑边的 ，而题目明确说了正确结果是不会有黑边，分析发现我把逻辑写错了，少了一步down sampling，没有混合两个三角形。导致黑边的出现，黑边其实不是黑色，而是颜色值被除了4的绿色。这篇文章很详细说明了这个问题：https://blog.csdn.net/weixin_51928794/article/details/117256226

稍加修改逻辑之后，成功得到结果。

最后了解了一下mat格式https://blog.csdn.net/qq_29540745/article/details/52517269重新修改了uv读取函数，

然后发现得到的颜色偏亮，

发现是我对计算结果做了归一化，然后再*255导致的，去除这一条就可以获得正确结果这里是我理解错了，我本想是不让结果超过1，但是归一化是把三个通道之和不超过1，所以相当于对结果做了除法，导致颜色饱和度不对。如果想实现我的想法这里应该对每个通道进行钳制，但其实没必要这么做。

完成BumpShader没怎么看懂这个直接抄了个代码

这个其实就是把法线贴图的切线空间转回来到视口空间，但是网上关于TBN矩阵和切线空间变换写的很乱，我改天专门研究一下，这里就先不细究了。

可以看到法线信息完全被贴图扰乱了，这就是凹凸贴图在做的事情

如果把扰乱的法线用在Texture上面会如何，

bump强度太大导致出现很强烈的错误

DisplacementShader

变化不大， 就是把phong模型光照加上，然后把贴图信息不但影响法线还影响点的位置

提高用bunny试一下

模型很小，渲染也很快。

双线性纹理插值

原理：非常简单

，但是在做cv的边界判断的时候老是出错，写了一个边界函数

然后核心代码