[CG] TinyRenderer 学习记录（0）：初始化

Repo

引言

最近在上学校开设的《计算机图形学研究进展 / Advances in Computer Graphics》，打算同步学习 GAMES202……听起来非常美好，但我突然发现一件恐怖的事情——自己图形学的基础知识都忘得差不多了！

因此我决定跟着 TinyRenderer 的教程做一遍，当作图形学的复习。

你不会在本学习记录中看到的东西

原理与实现

因为是复习，所以本学习记录不会涉及太多原理方面的内容，侧重于代码上的实现。如果你对原理感兴趣，推荐观看 GAMES101 。

性能优化

性能上的优化常常伴随着代码可读性的降低（在不加注释的情况下）。为了代码的可读性，我会尽量少地使用优化。举个例子，比如二维向量的表示既可以通过 np.array 实现，也可以用两个变量 x1 x2 来做，而且运算效率可能更高，但我会选择前者，因为它更贴近数学意义上的描述。

环境配置

原作者使用的是 C++，也是我最常用的语言——不过这次我打算使用 Python。仅仅是渲染单张图像的话，其实两者的效率差异在感官上并不是很大，而且后者无论在库的种类还是在库的配置、引入难度上都要明显优于前者，我认为选择 Python 可以让我更专注于教程本身。

进度安排

原教程共有十节课。第一节非常短，属于绪论性质的东西，剩下九节课，我初步打算是保持两天内一节的速度推进。

初始化

进入正题。接下来做这三件事：

• 创建图像
• 显示图像
• 修改图像（修改像素）

因为代码非常简单，所以直接放在下面：

# main.py
from Renderer import Renderer
from random import uniform
import math
 
renderer = Renderer(100, 100)
 
for x in range(100):
    color = [uniform(0.0, 1.0) for _ in range(3)]
    renderer.setPixel(x, 49 * (math.sin(2 * 3.141592653 * 1 / 50 * x) + 1), color)
 
renderer.render()
 

# Renderer.py
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
 
 
class Renderer:
 
    def __init__(self, width, height):
        self.__imgWidth = width
        self.__imgHeight = height
        self.__img = np.ones((height, width, 3))
 
    def render(self):
        plt.imshow(self.__img)
        plt.show()
 
    # low-level operations
    def setPixel(self, x, y, color):
        self.__img[int(y)][int(x)] = color
 

这里需要注意的是创建图像时 width 和 height 的顺序是反过来的，修改图像时 x 和 y 的顺序也是如此，这是因为我们创建矩阵时通常先指定其行数（height），再指定其列数（width）。

运行上述代码（main.py）的效果如下：

由于我们的 renderer 目前只能画点，所以曲线看起来是不连续的。