Renderizador em Software 3D (CPU Pipeline) (SoftwareRenderer3D.cs)

O arquivo SoftwareRenderer3D.cs implementa o pipeline completo de renderização 3D na CPU, sem utilizar OpenGL ou DirectX.

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1. Descarte de Faces Ocultas (Back-face Culling)

Em um objeto 3D fechado, as faces de trás nunca são visíveis pela câmera. Se o produto escalar entre a normal da face $\vec{N}$ e o vetor da câmera $\vec{V}$ for positivo ($\vec{N} \cdot \vec{V} \ge 0$), a face está virada para trás e é descartada imediatamente, economizando metade do tempo de desenho.

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2. Rasterização por Coordenadas Baricêntricas

Para cada triângulo 2D desenhado na tela, calculamos as Coordenadas Baricêntricas $(w_0, w_1, w_2)$ de cada pixel dentro da caixa delimitadora (Bounding Box). Se $w_0 \ge 0$, $w_1 \ge 0$ e $w_2 \ge 0$, o pixel está dentro do triângulo.

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3. O Algoritmo de Profundidade: Z-Buffer

A Analogia da Mão na Frente do Rosto:

Se você colocar a mão na frente dos olhos, você não vê a parede atrás porque a sua mão está mais perto.

O Z-Buffer é uma matriz de profundidade na memória RAM:

float zInterpolado = (float)(w0 * z0 + w1 * z1 + w2 * z2);
int idx = y * width + x;

// Teste de Profundidade do Z-Buffer:
if (zInterpolado < zBuffer[idx])
{
    zBuffer[idx] = zInterpolado; // Atualiza a profundidade mais proxima
    dstRow[x] = corDoPixel;      // Pinta o pixel na tela
}

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4. Tonalização Flat versus Gouraud Shading

• Flat Shading: Pinta cada face triangular com uma única cor uniforme (efeito facetado Low-Poly).
• Gouraud Shading: Calcula a luz em cada vértice e interpola as cores suavemente pelo meio do triângulo usando as coordenadas baricêntricas.

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Próximo Passo: Veja como o WPF acelera isso por hardware em Viewport3D & Câmera Arcball.