开拓3D渲染新天地：JS打造渲染引擎之旅（二）

3D渲染引擎背后的秘密：光栅化

光栅化是将三维场景中的几何图形转换为二维图像的过程，它决定了最终呈现在屏幕上的图像质量。在我们的JS渲染引擎中，光栅化过程主要分为三个步骤：

1. 三角形分割： 将复杂的多边形分解为三角形，因为三角形是最简单的多边形，易于处理。
2. 扫描线转换： 对每个三角形，计算其与扫描线的交点，并确定该扫描线上三角形的覆盖范围。
3. 着色： 根据三角形中每个像素的位置，计算其颜色和深度值，并将其写入帧缓冲区。

顶点着色器：为每个顶点赋予生命

顶点着色器是一种特殊的程序，用于处理每个顶点的数据，并将其转换为适合光栅化的形式。在我们的JS渲染引擎中，顶点着色器主要负责以下任务：

1. 应用变换矩阵： 将顶点坐标从局部坐标系转换为世界坐标系，再从世界坐标系转换为齐次坐标系。
2. 计算顶点颜色： 根据顶点位置和法线向量，计算顶点颜色。
3. 计算顶点纹理坐标： 根据顶点位置，计算顶点纹理坐标。

片段着色器：让每个像素绽放色彩

片段着色器是一种特殊的程序，用于处理每个像素的数据，并确定其最终颜色。在我们的JS渲染引擎中，片段着色器主要负责以下任务：

1. 纹理采样： 从纹理图中采样颜色，并将其与顶点颜色混合。
2. 光照计算： 根据光源的位置和强度，计算像素的光照颜色。
3. 雾化： 根据像素的深度，计算雾化颜色。
4. 混合： 将光照颜色、雾化颜色和纹理颜色混合，得到最终像素颜色。

视口变换：将世界带入视野

视口变换将世界坐标系中的三维场景投影到二维屏幕上。在我们的JS渲染引擎中，视口变换主要负责以下任务：

1. 设置视口： 定义屏幕上渲染区域的大小和位置。
2. 计算投影矩阵： 根据视口大小和纵横比，计算投影矩阵。
3. 应用投影矩阵： 将顶点坐标从世界坐标系转换为齐次坐标系，再将齐次坐标系中的顶点坐标除以齐次坐标的第四个分量，得到投影后的顶点坐标。

投影变换：从3D到2D的跨越

投影变换将三维场景中的物体投影到一个二维平面上。在我们的JS渲染引擎中，投影变换主要负责以下任务：

1. 正交投影： 将三维场景中的物体正交投影到一个二维平面上。
2. 透视投影： 将三维场景中的物体透视投影到一个二维平面上。

世界坐标系与局部坐标系：分而治之的艺术

世界坐标系是三维场景中所有物体的位置和方向的参考系。局部坐标系是每个物体自己的坐标系，其原点位于该物体的中心。在我们的JS渲染引擎中，世界坐标系与局部坐标系之间的转换主要通过变换矩阵来实现。

齐次坐标：让3D世界更完整

齐次坐标是将三维坐标扩展为四维坐标的一种方法。齐次坐标的第四个分量称为齐次坐标的第四个分量，通常设置为1。在我们的JS渲染引擎中，齐次坐标主要用于投影变换。

结语

在本文中，我们深入探讨了光栅化、顶点着色器、片段着色器、视口变换、投影变换、世界坐标系、局部坐标系和齐次坐标等关键概念。通过这些概念的理解，我们对3D渲染的各个环节有了更清晰的认识。在下一篇文章中，我们将继续探索3D渲染引擎的更多奥秘，敬请期待！