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CPU Software Renderer

一个基于 C++ 和 SDL2 的小型 CPU 渲染器练习项目。当前版本聚焦在最基础的 2D 光栅化能力上，通过 CPU 维护帧缓冲区，再将像素数据上传到 SDL 纹理并显示到窗口中。

项目目标不是调用现成图形 API 去画三角形，而是从像素写入、直线绘制、三角形光栅化开始，逐步补齐一个软件渲染器所需的核心 pipeline。

项目定位

使用 CPU 完成像素级绘制和光栅化
使用 SDL2 负责窗口创建、纹理更新和屏幕展示
以最小可运行工程为基础，逐步扩展到 3D 渲染流程

当前状态

当前代码已经具备这些基础能力：

基于 frameBuffer 的软件像素输出
SetPixel 像素写入
Bresenham 直线绘制
三角形线框绘制
三角形包围盒扫描填充
SDL2 窗口创建、纹理更新与显示

当前 main.cpp 中已经可以直接绘制一个填充三角形，用来验证基础光栅化逻辑。

技术选型

语言标准：C++20
工程类型：Visual Studio C++ 项目（.vcxproj）
渲染方式：CPU Software Rasterization
窗口与展示层：SDL2
开发环境：Windows + MSVC

选择 SDL2 的原因很直接：它只负责跨平台窗口和像素展示，足够轻量，不会替代掉软件渲染器本身的核心逻辑。

依赖

项目当前依赖很少：

SDL2

仓库内已经包含 SDL2 相关文件：

头文件目录：libs/SDL2/include
x64 库目录：libs/SDL2/lib/x64
运行时动态库：libs/SDL2/SDL2.dll

构建环境

当前工程配置以 Windows 本地开发为主，推荐环境：

Visual Studio 2022
MSVC 工具链
Windows 10/11 SDK

项目文件中启用了：

stdcpp20
PlatformToolset=v145

构建方式

使用 Visual Studio 打开 CPU-Software-Renderer.vcxproj
选择 Debug | x64
直接构建并运行

说明：

当前工程的 SDL2 include/lib 路径写在 .vcxproj 里
现有配置里 Debug | x64 已配置 SDL2 头文件和链接目录
如果你移动了仓库位置，可能需要同步调整工程中的绝对路径

当前工程结构

CPU-Software-Renderer/
├─ main.cpp                # 程序入口，SDL 初始化与显示循环
├─ Rasterization.h/.cpp    # 帧缓冲、画线、三角形绘制
├─ StructType.h            # 向量、三角形、颜色等基础结构
├─ Color.h/.cpp            # 颜色相关封装
├─ libs/SDL2/              # SDL2 头文件、库和运行时文件
└─ TODO.md                 # 后续功能路线图

已实现模块

1. Frame Buffer

渲染结果先写入 CPU 侧的 std::vector<uint32_t> 帧缓冲区，再通过 SDL_UpdateTexture 更新到纹理。

2. Rasterizer

当前已经实现：

DrawLine
DrawWireTriangle
DrawFillTriangle

其中直线绘制使用 Bresenham 思路，填充三角形使用包围盒扫描配合点在三角形内测试。

3. 基础数学类型

当前工程已经定义了：

Vector2Int
Vector2
Vector3Int
Vector3
Triangle
Color

这些结构会作为后续扩展 MVP 变换、深度测试、法线和属性插值的基础。

后续计划

完成稳定的三角形光栅化基础
加入 MVP 变换，实现 3D 顶点到屏幕空间的投影
加入 Z-buffer，解决遮挡关系
实现重心坐标属性插值
实现 Blinn-Phong 光照
支持 OBJ 模型加载
实现相机控制

如果后续继续扩展，比较值得加入的方向还有：

Texture Mapping
MSAA 抗锯齿
更完整的数学库
Shader 结构拆分

这个项目最终会变成什么

按当前路线推进后，这个项目会逐步具备一个小型软件渲染器的基本结构：

Renderer
├─ Rasterizer
├─ Shader
├─ Camera
├─ Math
├─ OBJLoader
└─ ZBuffer

最终目标是实现一个不依赖 GPU 光栅化管线、但具备基本 3D 渲染能力的 CPU Renderer。

适合用来做什么

这个项目比较适合：

学习软件渲染器的基本实现方式
理解三角形光栅化、像素写入和屏幕空间坐标
作为后续学习图形学、渲染 pipeline、光照和模型加载的实验场
用于整理个人图形学项目经历

说明

当前项目仍在早期阶段，很多功能还处于逐步实现中。README 中的“后续计划”部分表示目标路线，不代表这些能力已经全部完成。

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