Archive for the ‘PSP编程’ Category
May 14th, 2012 | 
裁剪（clipping）和背面剔除（back-face culling）夹在投影变换和光栅化两步中间，主要负责剔除超出屏幕坐标系的顶点和背向摄像机的三角形，减小渲染压力。裁剪还有另一个重要用途就是剪掉投影变换前z坐标小于0的点，以免出现诡异的结果以及除零错误。
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视变换（viewing transform）和投影变换（perspective transform）是3D渲染管线中不可缺少的两个重要变换，前者将顶点坐标由世界坐标系变换到观察坐标系（又称相机坐标系），后者将顶点坐标由观察坐标系变换到屏幕坐标系，之后就是光栅化的步骤了。
关于这两种变换的原理就不多讲，随便找一本图形学的书上面都会有。具体实现也很简单，就是根据参数生成两个矩阵，然后和顶点向量相乘就行了。这里均采用列向量（即P = M2 * M1 * P0，变换顺序是先M1后M2）和右手坐标系。
做着做着发现需要有一个类似于C++ STL里面的vector那样的数据结构，但是本人比较懒，不想去搬STL的源代码重新编译了（估计又会一大堆error……），于是就自己写了个轻量级的vector。
三角形光栅化是传统图形渲染管线的最后一步，也是最重要的一步，需要插值计算出三角形内部每个像素的颜色值，并根据z值进行深度测试以决定像素的远近关系。
光栅化的算法用掉了我好几天的时间，一开始是用Barycentric Coordinates算法进行的，结果帧率只有杯具的3，想办法把很多的乘除法改成了加减法还是没有起色，看来浮点数运算还是坑爹啊，于是决定用经典的Bresenham算法了。但是Bresenham算法是用来画线的，对于光栅化三角形来说还要考虑三角形内部针对顶点颜色的插值，于是我将其变成了Bresenham插值算法……
好久没玩PSP编程，昨天这学期的图形学结课，昨晚也把最后的作业submit了，于是这学期也就差不多结束了。虽然课时不多，但是图形学课的作业设计得确实不错，首先实现了完整的图形渲染流水线（矩阵变换->相机变换->透视映射变换->三角形光栅化与纹理映射），然后做了一些简单的光线追踪算法（反射、硬阴影与折射）。我打算把这学期在PC上实现的这些算法应用到PSP上面，这样就相当于做一个最简单的3D图形引擎了，以后可以在这个基础上再做扩展。
上次简单研究了下SDK自带的GU函数库，现在不打算用了，既然有了VRAM的指针，那干脆就从最底层开始玩吧！而且，为了提高编程效率，我决定在C的基础上加入C++的代码，不然光是C不支持运算符重载这一点就会让向量和矩阵运算痛苦万分的。另外不得不说的是，PSP编程不能直接使用C函数库，于是连sin、cos这种函数都浮云了，需要自己实现，sigh。
在开始绘图之前，首先需要初始化PSP的Graphics Unit，简称GU。PSP允许对VRAM（即Video RAM）进行直接读写，因此我们可以直接控制像素的显示，相当于在PC上拥有直接控制显示缓冲区的能力（让人想起了美好的DOS编程时代）。根据pspdev的wiki所言[1]，VRAM的起始地址为0×04000000，大小为2MB，但是必须or 0×40000000使用，不然会有意想不到的后果，原因不明。
配置好开发环境之后，下一步工作当然就是编写著名的Hello World了。鉴于网上关于PSP的Hello World的中英文资料都比较多，再加上我年初实习那阵写的代码和当时配置好的Makefile也找不到了，所以这一节的代码就主要参考了这篇wiki[1]和论坛上的一些资料。
PSP编程最开始接触到的知识点就是PSP的线程模型和回调机制，这是构成PSP自制程序的基本框架。目前还没见到关于这方面内容的详细研究和探索，只是按照sample的代码框架来这么写，顶多查查文档看看每个函数的作用，但无法深入理解内部的机制。所以暂时就不细究了，把程序正常运行起来就大功告成。
另外，在开始写代码之前，请不要忘记设置Visual Studio里Project Properties中的Include Directories的路径，否则虽然可以正常编译链接，但是满屏幕的红色波浪线看着也不爽是吧。
