我應該在哪個階段進行剔除和裁剪，我應該如何在裁剪後重建三角形

Question

我正試圖在軟件級別實現圖形管道。我現在有一些剪輯和剔除的問題。

基本上，主要有兩個顧慮：

1. 時候應該背面剔除發生？眼座標，裁剪座標或窗口座標？我最初在眼睛座標上做了剔除過程，認爲這樣可以減輕裁剪過程的負擔，因爲許多背面頂點已經被丟棄。但後來我意識到，這樣頂點需要進行2次矩陣乘法，即左乘法模型 - 視點矩陣 - >剔除 - >左乘法透視矩陣，這在一定程度上增加了開銷。

2. 如何裁剪和重建三角形？據我所知，剪切發生在剪切座標中（透視變換後），換句話說齊次座標中每個頂點正在被確定是否不應該通過比較它的x，y，z分量與w分量而被丟棄。到目前爲止很好，對吧？但在此之後，我需要重建那些丟棄了一個或兩個頂點的三角形。我搜索了一下，Liang-Barsky算法在這種情況下會有所幫助，但是在裁剪座標系中我應該使用哪個裁剪平面？我應該只記錄剪切後的三角形並在NDC中重建它們？

任何想法都會有所幫助。謝謝。

Answer 1

（1）

背面剔除可以發生在任何你想要的地方。

在3dfx硬件上，可能還有其他只有光柵化的卡，它是在窗口座標中實現的。正如你所說，讓你處理一些你永遠不會使用的頂點，但是你需要權衡其他成本。

你也可以選擇世界座標;你知道相機的位置，所以你知道從相機到臉部的矢量 - 只要去任何邊緣頂點。因此，您可以測試與正常情況相對應的點積。

當我爲一個基於z80的micro實現一個軟件光柵時，我超越了這一步，並將相機轉換爲模型空間。所以你得到了模型矩陣的逆矩陣（在這種情況下便宜，因爲它們保證了正交，所以轉置就可以），將它應用到攝像機，然後從那裏剔除。它仍然是一個矢量差分和點積，但是如果您僅將曲面法線用於剔除，那麼無需爲了相機的利益而轉換它們中的每一個。對於那個特定的渲染器，我可以繼續前進，從中可以看到哪些面，以確定哪些頂點是可見的，並只將它們轉換爲窗口座標。

（2）

上薩瑟蘭 - 科恩一個變體是我記得看到最常見的事情。你可以在多邊形的外側進行正向掃描，依次檢查每個邊緣並進行適當的調整。

因此，例如，從點（V1，V2，V3）之間的凸多邊形開始。對於每個裁剪平面輪流你會做這樣的事情：

for(Vn in input vertices) 
{ 
    if(Vn is on the good side of the plane) 
     add Vn to output vertices 

    if(edge from Vn to Vn+1 intersects plane) // or from Vn to 0 if this is the last edge 
    { 
     find point of intersection, I 
     add I to output vertices 
    } 
} 

並重復每個飛機。如果你擔心重複成本，那麼你需要採用一種在面和邊之間額外增加間接級別的結構，或者只保留一個緩存。一旦將它們標記爲「入」或「出」，您可能會做一些操作，如緩存頂點，然後緩存每個邊的交點，並通過鍵（v1，v2）查找。如果你已經設置了額外的間接級別，然後將結果存儲在邊緣對象中。