tinyrenderer-三角形光栅化和背面剔除，TinyRenderer中的三角形光栅化与背面剔除技术解析

摘要：TinyRenderer是一款用于计算机图形学的渲染引擎，支持三角形光栅化和背面剔除等功能。光栅化是将三维图形转换为二维像素表示的过程，而背面剔除则是一种优化技术，用于剔除在视线方向不可见的三角形面以提高渲染效率。TinyRenderer通过这些功能实现了高效的图形渲染，适用于小型项目或嵌入式系统的图形展示。

画空心三角形

根据先前定义的画线算法，绘制一个空心三角形相当简单，只需按顺序连接三角形的三个顶点，并画出首尾相连的线条即可。

以下是相关的Python代码示例：

def triangle(t0, t1, t2, image, color):
    # 绘制三角形的三条边
    line(t0, t1, image, color)
    line(t1, t2, image, color)
    line(t2, t0, image, color)
... 其他代码 ...
定义三角形的三个顶点
t0 = [Vec2i(10, 70), Vec2i(50, 160), Vec2i(70, 80)]
调用函数绘制空心三角形
triangle(t0[0], t0[1], t0[2], image, red)

填充三角形

好的三角形填充算法应具备以下特点：

1、简单且快速。

2、不依赖于顶点顺序，即顺时针和逆时针绘制得到的三角形是一样的。

3、如果两个三角形有共同的顶点，由于光栅化舍入，它们之间不应有间隙。

传统的方法是使用扫线法，以下是该方法的简要步骤：

1、对三角形的顶点按y坐标进行排序。

2、同时栅格化三角形的左右两边。

3、在左右边界点之间画线。

当三个点t0, t1, t2按y坐标排序后，以中间顶点t1作一条水平线可以将三角形分为上下两个部分，这样可以对上下两个三角形进行相同的横线填充处理，填充是按照y轴递增的方式进行，根据y轴的递增值来求对应左右两个边界的x值（线性求值）。

在实现填充三角形时，需要注意的是，不要调用line函数来绘制横线，因为横线不需要额外的斜率增长，只需要水平地递增x轴，y轴保持不变。

以下是继续之前的Python代码示例：

def triangle(t0, t1, t2, image, color, isSolid=False):
    if isSolid:  # 如果需要填充三角形
        # 对顶点按y坐标排序（确保t0的y值最小）
        if t0.y > t1.y: t0, t1 = t1, t0 
        if t0.y > t2.y: t0, t2 = t2, t0 
        if t1.y > t2.y: t1, t2 = t2, t1 
        # 从t0开始，按y轴递增绘制横线填充三角形（此处省略具体实现细节）
        for y in range(t0.y, max_y):  # max_y为三角形的最大y值
            # 计算当前y值对应的左右边界x值并绘制横线
            # ... 实现细节 ... 
            # 注意：这里只是伪代码，具体实现需要考虑到三角形的几何特性和光栅化技术。

上述代码只是一个大致的框架，具体的实现细节需要根据您的需求和使用的技术来确定。