DrawLine 消除 set_pixel
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commit
16d961e9f3
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@ -100,7 +100,8 @@
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这意味着：
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- 当前 demo 还没有实现完整的视锥裁剪
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- 如果一条线段只有一部分还在屏幕内，但端点已经越出 NDC，整条线仍可能被直接丢弃
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- **2D 屏幕空间线段裁剪已实现**：`Rasterizer::DrawLine` 使用 Cohen-Sutherland 算法对屏幕边界做裁剪，部分在屏幕内的线段可以正确绘制，不再整条丢弃
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- 3D 视锥裁剪（齐次裁剪空间）仍未实现
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## 8. 屏幕与像素坐标
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@ -91,6 +91,7 @@
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- 像素写入路径应尽量减少分支和函数调用层级。
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- 像素级写入的 Release 快路径不要使用带额外边界检查的容器访问（例如 `std::vector::at()`）；边界检查应在外层完成。
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- 裁剪、剔除、包围盒收缩要尽早执行，避免把不可见数据送入像素级循环。
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- `Rasterizer::DrawLine` 已采用此策略：入口做快速全屏可见性检查，屏幕内直接走 `set_pixel_unsafe` 快路径；屏幕外走 Cohen-Sutherland 裁剪后再走快路径。
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- 三角形属性插值、深度测试、纹理采样等未来功能必须先定义定点/整数方案，再接入热路径。
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- PC 调试版可以保留更易读的检查与可视化代码，但 ARM release 路径必须能关闭这些额外成本。
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@ -1,7 +1,6 @@
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#include "Rasterizer.h"
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#include <Vector2.h>
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#include "Color.h"
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#include <cmath>
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#include <cstdint>
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namespace Rasterizer
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@ -9,94 +8,192 @@ namespace Rasterizer
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using namespace Math;
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using namespace RenderData;
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void Rasterizer::DrawLineHorizontal(const Vector2Int v0, const Vector2Int v1, const Color color)
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namespace
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{
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Vector2Int start = v0, end = v1;
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if (v0.x > v1.x)
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// Cohen-Sutherland 线段裁剪常量
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const int32_t CS_INSIDE = 0;
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const int32_t CS_LEFT = 1;
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const int32_t CS_RIGHT = 2;
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const int32_t CS_BOTTOM = 4;
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const int32_t CS_TOP = 8;
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inline int32_t cs_compute_outcode(int32_t x, int32_t y, int32_t w, int32_t h)
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{
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start = v1;
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end = v0;
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int32_t code = CS_INSIDE;
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if (x < 0) code |= CS_LEFT;
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||||
else if (x >= w) code |= CS_RIGHT;
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if (y < 0) code |= CS_TOP;
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else if (y >= h) code |= CS_BOTTOM;
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return code;
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}
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int32_t dx = end.x - start.x;
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int32_t dy = end.y - start.y;
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bool cs_clip_line(int32_t& x0, int32_t& y0, int32_t& x1, int32_t& y1,
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int32_t w, int32_t h)
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{
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int32_t outcode0 = cs_compute_outcode(x0, y0, w, h);
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||||
int32_t outcode1 = cs_compute_outcode(x1, y1, w, h);
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||||
int32_t dir = dy < 0 ? -1 : 1;
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dy *= dir;
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while (true)
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{
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if (!(outcode0 | outcode1))
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{
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return true;
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}
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if (outcode0 & outcode1)
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||||
{
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return false;
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}
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const int32_t outcode_out = outcode0 ? outcode0 : outcode1;
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int32_t x, y;
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if (outcode_out & CS_TOP)
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||||
{
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x = x0 + (x1 - x0) * (0 - y0) / (y1 - y0);
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y = 0;
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}
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||||
else if (outcode_out & CS_BOTTOM)
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{
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x = x0 + (x1 - x0) * (h - 1 - y0) / (y1 - y0);
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||||
y = h - 1;
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}
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||||
else if (outcode_out & CS_RIGHT)
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||||
{
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||||
y = y0 + (y1 - y0) * (w - 1 - x0) / (x1 - x0);
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||||
x = w - 1;
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||||
}
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||||
else
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||||
{
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||||
y = y0 + (y1 - y0) * (0 - x0) / (x1 - x0);
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||||
x = 0;
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}
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||||
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||||
if (outcode_out == outcode0)
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||||
{
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x0 = x; y0 = y;
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||||
outcode0 = cs_compute_outcode(x0, y0, w, h);
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||||
}
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||||
else
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||||
{
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||||
x1 = x; y1 = y;
|
||||
outcode1 = cs_compute_outcode(x1, y1, w, h);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
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||||
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||||
void Rasterizer::DrawLineHorizontal(Vector2Int v0, Vector2Int v1, uint32_t rgba)
|
||||
{
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if (v0.x > v1.x)
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||||
{
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||||
Vector2Int tmp = v0;
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||||
v0 = v1;
|
||||
v1 = tmp;
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}
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||||
const int32_t dx = v1.x - v0.x;
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||||
int32_t dy = v1.y - v0.y;
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||||
if (dx == 0) return;
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int32_t y = start.y;
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||||
const int32_t dir = dy < 0 ? -1 : 1;
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||||
dy *= dir;
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||||
const int32_t fb_w = frameBuffer->get_width();
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||||
int32_t y = v0.y;
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int32_t p = 2 * dy - dx;
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||||
for (int32_t x = start.x; x <= end.x; x++)
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||||
for (int32_t x = v0.x; x <= v1.x; ++x)
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{
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||||
frameBuffer->set_pixel(x, y, color.to_rgba());
|
||||
// 当 p >= 0 时，取上方像素点
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||||
frameBuffer->set_pixel_unsafe(x, y, rgba);
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||||
if (p >= 0)
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||||
{
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||||
y += dir;
|
||||
p -= 2 * dx;
|
||||
}
|
||||
// 当 p < 0 时，取下方像素点
|
||||
p += 2 * dy;
|
||||
}
|
||||
}
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||||
void Rasterizer::DrawLineVertical(const Vector2Int v0, const Vector2Int v1, const Color color)
|
||||
void Rasterizer::DrawLineVertical(Vector2Int v0, Vector2Int v1, uint32_t rgba)
|
||||
{
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||||
Vector2Int start = v0, end = v1;
|
||||
if (v0.y > v1.y)
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||||
{
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||||
start = v1;
|
||||
end = v0;
|
||||
Vector2Int tmp = v0;
|
||||
v0 = v1;
|
||||
v1 = tmp;
|
||||
}
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||||
int32_t dx = end.x - start.x;
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||||
int32_t dy = end.y - start.y;
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||||
int32_t dir = dx < 0 ? -1 : 1;
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||||
dx *= dir;
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||||
int32_t dx = v1.x - v0.x;
|
||||
const int32_t dy = v1.y - v0.y;
|
||||
if (dy == 0) return;
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||||
int32_t x = start.x;
|
||||
const int32_t dir = dx < 0 ? -1 : 1;
|
||||
dx *= dir;
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|
||||
int32_t x = v0.x;
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||||
int32_t p = 2 * dx - dy;
|
||||
for (int32_t y = start.y; y <= end.y; y++)
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||||
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||||
for (int32_t y = v0.y; y <= v1.y; ++y)
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||||
{
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||||
frameBuffer->set_pixel(x, y, color.to_rgba());
|
||||
// 当 p >= 0 时，取上方像素点
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||||
frameBuffer->set_pixel_unsafe(x, y, rgba);
|
||||
if (p >= 0)
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||||
{
|
||||
x += dir;
|
||||
p -= 2 * dy;
|
||||
}
|
||||
// 当 p < 0 时，取下方像素点
|
||||
p += 2 * dx;
|
||||
}
|
||||
}
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||||
/// <summary>
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||||
/// 在给定的起始点和结束点之间绘制一条线段，并使用指定的颜色填充
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||||
/// </summary>
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||||
/// <param name="v0">直线顶点 1</param>
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||||
/// <param name="v1">直线顶点 2</param>
|
||||
/// <param name="color">绘制的颜色</param>
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||||
/// <remarks>
|
||||
/// bresenham 画线算法
|
||||
/// </remarks>
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||||
void Rasterizer::DrawLine(const Vector2Int v0, const Vector2Int v1, const Color color)
|
||||
void Rasterizer::DrawLineClipped(Vector2Int v0, Vector2Int v1, uint32_t rgba)
|
||||
{
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int32_t x0 = v0.x, y0 = v0.y;
|
||||
int32_t x1 = v1.x, y1 = v1.y;
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||||
|
||||
if (std::abs(x1 - x0) > std::abs(y1 - y0))
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||||
if (!cs_clip_line(v0.x, v0.y, v1.x, v1.y,
|
||||
frameBuffer->get_width(), frameBuffer->get_height()))
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||||
{
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||||
DrawLineHorizontal(v0, v1, color);
|
||||
return;
|
||||
}
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||||
const int32_t dx = v1.x - v0.x;
|
||||
const int32_t dy = v1.y - v0.y;
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||||
const int32_t adx = dx < 0 ? -dx : dx;
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||||
const int32_t ady = dy < 0 ? -dy : dy;
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||||
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||||
if (adx > ady)
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||||
{
|
||||
DrawLineHorizontal(v0, v1, rgba);
|
||||
}
|
||||
else
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||||
{
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||||
DrawLineVertical(v0, v1, color);
|
||||
DrawLineVertical(v0, v1, rgba);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void Rasterizer::DrawLine(const Vector2Int v0, const Vector2Int v1, const Color color)
|
||||
{
|
||||
const int32_t w = frameBuffer->get_width();
|
||||
const int32_t h = frameBuffer->get_height();
|
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||||
// 快速全屏可见性检查：两点都在屏幕内则跳过裁剪
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if (v0.x >= 0 && v0.x < w && v0.y >= 0 && v0.y < h &&
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v1.x >= 0 && v1.x < w && v1.y >= 0 && v1.y < h)
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{
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||||
const uint32_t rgba = color.to_rgba();
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||||
const int32_t dx = v1.x - v0.x;
|
||||
const int32_t dy = v1.y - v0.y;
|
||||
const int32_t adx = dx < 0 ? -dx : dx;
|
||||
const int32_t ady = dy < 0 ? -dy : dy;
|
||||
|
||||
if (adx > ady)
|
||||
{
|
||||
DrawLineHorizontal(v0, v1, rgba);
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
DrawLineVertical(v0, v1, rgba);
|
||||
}
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
DrawLineClipped(v0, v1, color.to_rgba());
|
||||
}
|
||||
}
|
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@ -12,8 +12,9 @@ namespace Rasterizer
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Core::FrameBuffer* frameBuffer;
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Core::DepthBuffer* depthBuffer;
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void DrawLineHorizontal(const Math::Vector2Int v0, const Math::Vector2Int v1, const RenderData::Color color);
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||||
void DrawLineVertical(const Math::Vector2Int v0, const Math::Vector2Int v1, const RenderData::Color color);
|
||||
void DrawLineHorizontal(Math::Vector2Int v0, Math::Vector2Int v1, uint32_t rgba);
|
||||
void DrawLineVertical(Math::Vector2Int v0, Math::Vector2Int v1, uint32_t rgba);
|
||||
void DrawLineClipped(Math::Vector2Int v0, Math::Vector2Int v1, uint32_t rgba);
|
||||
|
||||
public:
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||||
explicit Rasterizer(Core::FrameBuffer* frameBuffer) :frameBuffer(frameBuffer), depthBuffer(nullptr) {}
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