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# CPU Software Renderer
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一个基于 C++20 和 SDL2 的 CPU 软光栅化练习项目。
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这个仓库当前还处在早期阶段，重点不是调用现成图形 API 画三角形，而是自己维护帧缓冲、自己做基础光栅化，并逐步搭起一个小型 software renderer 的骨架。
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## 当前状态
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目前已经完成或具备雏形的部分：
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- 使用 SDL2 创建窗口、纹理和显示循环
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- 在 CPU 侧维护 `FrameBuffer`
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- 像素写入接口 `set_pixel`
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- 基础直线光栅化模块 `Rasterizer`
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- 2D 三角形、包围盒、颜色等基础数据结构
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- 独立的 `TriangleRasterizer` 模块，用于后续填充三角形
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当前 `main.cpp` 主要用于验证基础链路，程序启动后会在窗口中绘制三条彩色线段组成的三角形轮廓。
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还没有完成的核心能力：
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- 完整接入实心三角形渲染流程
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- MVP 变换
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- 深度测试
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- 重心坐标插值
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- 光照
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- OBJ 加载
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- 可交互相机
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## 当前结构
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```text
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CPU-Software-Renderer/
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├─ CPU-Software-Renderer/
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│ ├─ main.cpp
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│ ├─ Core/
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│ │ ├─ FrameBuffer.h/.cpp
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│ │ ├─ DepthBuffer.h/.cpp
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│ │ └─ Renderer.h/.cpp
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│ ├─ Math/
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│ │ ├─ Vector2.h
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│ │ ├─ Vector3.h
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│ │ ├─ Vector4.h
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│ │ ├─ Matrix4x4.h
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│ │ └─ MathUtil.h
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│ ├─ RenderData/
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│ │ ├─ Color.h
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│ │ ├─ BoundingBox.h
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│ │ └─ Triangle.h
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│ ├─ Rasterizer/
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│ │ ├─ Rasterizer.h/.cpp
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│ │ └─ TriangleRasterizer.h/.cpp
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│ ├─ Scene/
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│ │ ├─ Vertex.h
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│ │ ├─ Mesh.h
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│ │ ├─ Transform.h
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│ │ ├─ Model.h
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│ │ └─ Camera.h
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│ ├─ Asset/
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│ │ └─ ObjLoader.h/.cpp
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│ ├─ Shading/
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│ │ ├─ ShaderTypes.h
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│ │ └─ BlinnPhongShader.h/.cpp
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│ ├─ libs/SDL2/
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│ └─ TODO.md
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└─ README.md
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```
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## 模块说明
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### Core
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- `FrameBuffer`：管理 CPU 侧颜色缓冲
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- `DepthBuffer`：为后续深度测试预留
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- `Renderer`：为后续统一调度渲染流程预留
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### Math
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- 放通用数学类型
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- 当前以 `Vector2`、`Vector2Int`、`Vector3` 为主
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- `Vector4` 和 `Matrix4x4` 目前还是占位
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### RenderData
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- 放渲染领域数据，而不是底层数学类型
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- 当前包含 `Color`、`BoundingBox2D`、`Triangle2D`
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### Rasterizer
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- `Rasterizer`：负责基础线段光栅化
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- `TriangleRasterizer`：负责三角形填充相关逻辑
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### Scene / Asset / Shading
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这些目录已经预留出来了，方便后面扩展到 3D 渲染流程，但当前多数还是占位类。
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## 构建环境
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- Windows
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- Visual Studio 2022
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- MSVC
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- C++20
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- SDL2
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工程文件是 Visual Studio 的 `.vcxproj`。
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## 依赖
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仓库内已经包含 SDL2：
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- 头文件：`CPU-Software-Renderer/libs/SDL2/include`
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- Win32 库：`CPU-Software-Renderer/libs/SDL2/lib/x86`
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- x64 库：`CPU-Software-Renderer/libs/SDL2/lib/x64`
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## 构建与运行
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1. 用 Visual Studio 打开 `CPU-Software-Renderer/CPU-Software-Renderer.vcxproj`
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2. 选择 `Debug` 或 `Release`
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3. 选择 `Win32` 或 `x64`
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4. 构建并运行
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说明：
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- 工程里已经分别配置了 Win32 和 x64 的 SDL2 include/lib 路径
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- 运行时需要让程序找到与平台匹配的 `SDL2.dll`
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- 如果你移动了仓库位置，可能需要同步检查 `.vcxproj` 里的绝对路径
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## 设计取向
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当前代码结构遵循一个比较简单的原则：
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- 纯数据类型放在 `Math` 和 `RenderData`
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- 做事的模块放在 `Core`、`Rasterizer`、`Asset`、`Shading`
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- 先把 2D 基础链路理顺，再逐步加 3D pipeline
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这意味着现阶段更强调“结构和边界先理清”，而不是一次性把所有功能堆进去。
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## 后续计划
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按 `TODO.md` 的路线，后续会逐步补齐：
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1. 稳定的三角形填充
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2. MVP 变换
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3. Z-buffer
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4. 属性插值
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5. Blinn-Phong 光照
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6. OBJ 模型加载
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7. 相机控制
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如果后续继续扩展，还可以考虑：
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- Texture Mapping
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- MSAA
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- 更完整的数学库
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- 更清晰的 shader 输入输出结构
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## 说明
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这个项目现在更接近“正在搭骨架的 renderer”，不是一个已经完成的 3D 渲染器。
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README 中提到的很多模块和目录，目的是反映当前的架构方向；其中一部分已经有初步实现，另一部分还只是为后续阶段预留。
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