什么是光栅化，为什么要光栅化怎么实现光栅化方法

很多朋友对什么是光栅化，为什么要光栅化怎么实现光栅化方法不是很了解，六月小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

光栅化是在计算机上生成图像的重要步骤，但opengl、directx和其他图形界面都封装了光栅化方法。我自己做了一个栅格化器，接下来我就说说如何实现栅格化。为什么要栅格化？

图形管道的输入是图元的顶点，输出是像素。在这一步中，还有一个中间产物叫做fragment，每个fragment对应一个像素，但是fragment比像素有更多的属性用于计算，比如深度值和法向量。我们可以通过线段计算出最终将要生成的像素的颜色值，我们把由输入顶点计算线段的过程称为光栅化。为什么要栅格化？因为要生成段来计算最终颜色。

栅格化的输入输出有哪些？和普通函数一样，栅格化函数也需要输入和输出。从前面的定义来看，函数的输入是图形元素的顶点结构，输出是片段结构。为什么是结构？因为这些都可以用C语言中的struct来描述。

光栅化发生在哪个步骤？通常在图形界面中会暴露顶点处理程序和片段处理程序(着色器听起来像雾，所以用处理程序代替)，但是gpu会进行光栅插值计算，这就是为什么片段处理程序的输入是顶点处理程序输出的插值。

由于光栅化是顶点处理后的一个步骤，所以输入的顶点结构是顶点处理后的，也就是mvp变换和与透视矩阵相乘后的顶点。注意：这一步没有经过透视分割，光栅化插值发生在裁剪空间，绝非标准化空间，所以顶点位置是四维齐次坐标，不是三维坐标！

光栅化方法怎么实现？我们首先可以确定的是光栅化的输入和输出是什么。而且你要知道手头可以用什么数据。首先对输入的顶点进行处理，转换成屏幕坐标，然后将裁剪空间的顶点坐标转换成标准化空间，就像这样：ndca . x=clipa . x/clipa . w；ndca . y=clipa . y/clipa . w；ndcb . x=clipb . x/clipb . w；ndcb . y=clipb . y/clipb . w；ndcc . x=clipc . x/clipc . w；ndcc . y=clipc . y/clipc . w；然后在顶点的标准坐标上进行视口变换：“

viewPortTransform(face-"ndcA.x，face-"ndcA.y，fb-"width，fb-"height，scrAX，scrAY)；viewPortTransform(face-"ndcB.x，face-"ndcB.y，fb-"width，fb-"height，scrBX，scrBY)；viewPortTransform(face-"ndcC.x，face-"ndcC.y，fb-"width，fb-"height，scrCX，scrCY)；但是，如果2D库德纳说他的立场是代表比尔克林顿的话，那么他就有可能成为一个大人物。比如一个抽屉。

int minX=max(0，min(scrAX，min(scrBX，scrCX))；int maxX=min(fb-) width-1，max(scrAX，max(scrBX，scrCX))；int minY=max(0，min(scrAY，min(scrBY，scrCY)))；int maxY=min(fb-"height-1，max(scrAY，max(scrBY，scrCY))；如果你愿意的话，请不要犹豫。所有的双年展都是如此。在这种情况下，position {\\ F2 auf {\\ F2 Bildschirm fr potentielle fragment :} for(int scrX=minX；scrX=maxXscrx)

for(int scrY=minY；scrY"=maxY；scrY ) { .}}计算该线段对应的标准化空间坐标：invViewPortTransform(scrX，scrY，FB-"width，FB-"height，ndcX，ndcY)；这里用的是逆视口变换，非常方便，缩放平移坐标即可。

然后我们得到可能碎片的标准化空间的x和y坐标。为什么可能是碎片？因为还不能确定这些片段是在要栅格化的三角形的外面还是里面，所以我们只计算三角形里面的片段。但是知道这些有什么用呢？这里有一个公式可以计算三个顶点对片段的影响比例，也称为权重：

这个公式的A b c分别代表一个三角形的三个顶点，ax ay aw是顶点a在裁剪空间的齐次坐标(是四维的)的x y w值，这里不用z值，因为z也要用这个权值来计算。你如何推导这个公式？给定要栅格化的三角形abc的三个顶点在裁剪空间中的齐次坐标，可以得到每一段的裁剪空间的齐次坐标如下：x=pa * axpb * bxpc * cxy=pa * aypb * bypc * cyz=pa * azpb * bzpc * cz。

W=pa*aw pb*bw pc*cw然后计算碎片在标准化坐标系中的坐标值如下：nx=x/wny=y/wnz=z/wnw=1。可以推导出x=w*nxy=w*nyw=w因为：X=pa * axpb * bxpc * cxy=pa * aypb。将cw转换成3x3矩阵是AXBX CX PAW * nx AY BY CY * Pb=W * nya ww BW CW PCW其中NX和NY是之前得到的片段在标准化坐标系中的x y值；而且因为pa pb pc是比值，w可以去掉；这样，pa pb pc的值只需取33矩阵的逆即可得到。

但需要注意的是，pa pb pc=1，所以计算完值后要进行如下处理，例如：float sum=pa pb pcpa/=sum；Pb/=sum；PC/=sum；然后丢弃比值小于0的片段：if (pa ||| Pb ||| PC || 0)继续；接下来，我们可以使用这三个权重来插值顶点属性。详细的栅格化函数如下：void rasterize(FrameBuffer* fb，DepthBuffer* db，FragmentShader fs，Face* face) {float ndcX=0，ndcY=0，clipW=0；int scrAX，scrAY，scrBX，scrBY，scrCX，scrCY

viewPortTransform(face-"ndcA.x，face-"ndcA.y，fb-"width，fb-"height，scrAX，scrAY)；viewPortTransform(face-"ndcB.x，face-"ndcB.y，fb-"width，fb-"height，scrBX，scrBY)；viewPortTransform(face-"ndcC.x，face-"ndcC.y，fb-"width，fb-"height，scrCX，scrCY)；int minX=max(0，min(scrAX，min(scrBX，scrCX))；int maxX=min(fb-) width-1，max(scrAX，max(scrBX，scrCX))；

int minY=max(0，min(scrAY，min(scrBY，scrCY)))；int maxY=min(fb-"height-1，max(scrAY，max(scrBY，scrCY))；for(int scrX=minX；scrX=maxXscrX){ for(int scrY=minY；scry=maxyscRY){ invViewPortTransform(scrX，scRY，fb-"width，fb-"height，ndcX，ndcY)；VECTOR4D ndcPixel(ndcX，ndcY，1，0)；向量4D比例4D=face-"clipMatrixInv * NDC pixel；vector 3d proportion fragment(proportion 4d . x，proportion4D.y，proportion 4d . z)；

float pa=proportion fragment . xfloat Pb=proportion fragment . yfloat PC=proportion fragment . z浮点求和=pa Pb pcpa/=sum；Pb/=sum；PC/=sum；if(pa《0||pb《0||pc《0继续；碎片fraginterpolate3f(pa，pb，pc，face-》clipA.w，face-》clipB.w，face-》clipC.w，clipW)；插值3f(pa，pb，pc，face-》clipA.z，face-》clipB.z，face-》clipC.z，frag。ndcz)；frag.ndcZ/=clipW;if(frag.ndcZ 《-1||frag.ndcZ》 1)继续；如果(db！=NULL) {

float storeZ=readDepth（db，scrX，scrY）;

if（storeZ

interpolate3f（pa，pb，pc，face-》clipA.x，face-》clipB.x，face-》clipC.x，frag.ndcX）;

frag.ndcX/=clipW;

interpolate3f（pa，pb，pc，face-》clipA.y，face-》clipB.y，face-》clipC.y，frag.ndcY）;

frag.ndcY/=clipW;

interpolate3f（pa，pb，pc，face-》clipA.nx，face-》clipB.nx，face-》clipC.nx，frag.nx）;

interpolate3f（pa，pb，pc，face-》clipA.ny，face-》clipB.ny，face-》clipC.ny，frag.ny）;

interpolate3f（pa，pb，pc，face-》clipA.nz，face-》clipB.nz，face-》clipC.nz，frag.nz）;

interpolate3f（pa，pb，pc，face-》clipA.s，face-》clipB.s，face-》clipC.s，frag.s）;

interpolate3f（pa，pb，pc，face-》clipA.t，face-》clipB.t，face-》clipC.t，frag.t）;

FragmentOut outFrag;

fs（frag，outFrag）;

drawPixel（fb，scrX，scrY，outFrag.r，outFrag.g，outFrag.b）;

}

}

}

光栅化完毕了，这下就能自己实现opengl和directx了！

以上就是关于什么是光栅化，为什么要光栅化怎么实现光栅化方法的知识，希望能够帮助到大家！