裁剪裁剪坐标系和归一化设备坐标系（OpenGL）

Question

我听说应该在裁剪坐标系中进行裁剪。 这本书提出了一种情况，即从摄像机后面到查看范围内都放置一条线。 （我们将这条线定义为PQ，P位于摄像头后面）我不明白为什么会出现问题。

（这本书说完成归一化转换后，P将放置在相机前面。）

我认为在制作剪裁坐标系之前，摄影机位于原始点（0、0、0、1），因为我们进行了查看变换。 但是，在NDCS中，我无法考虑相机的位置。

我还有第二个问题。 在顶点着色器中，我们先进行模型视图转换，然后进行投影转换。 最后，我们将这些顶点输出到光栅化器。 （某些顶点的w不等于“ 1”）

在这里，我很好奇。 渲染管道将自动执行除法程序（按w）？ 完成剪裁后。

Answer 1

有时并非所有模型都可以在屏幕上看到，主要是因为模型中的某些对象位于相机后面（或“视点”）。 这些对象被裁剪掉了。 如果看不到对象的仅一部分，则必须剪裁该部分，其余部分保持可见。

OpenGL片段

OpenGL在裁剪坐标空间（CCS）中进行裁剪。 这是一个大小为2w x 2w x 2w的立方体，其中“ w”是（4x4）x（4x1）矩阵和点相乘所得的第四个坐标。 仅仅对坐标进行比较就足以判断该点是否被裁剪。 如果该点通过测试，则其坐标除以“ w”（即“透视除法”）。 请注意，对于正交投影，“ w”始终为1，就透视而言，通常不为1。

CPU夹

如果模型太大，则可能要节省GPU资源或提高帧速率。 因此，您决定跳过那些将被裁剪的对象。 然后，您可以自己（在CPU上）进行数学运算，并且仅将通过测试的顶点发送到GPU。 请注意，某些对象可能会修剪某些顶点，而同一对象的其他顶点可能不会修剪。 也许您确实将它们发送到GPU，并让其处理这些特殊情况。

您已定义一个仅在其中可见对象的卷。 该体积由六个平面定义。 让我们将自己放在摄影机中，然后看一下该体积：如果您的投影是透视图，则这六个平面将构成一个“圆锥台”，即一种截顶的金字塔。 如果投影是正交的，则这些平面将形成平行六面体。

为了修剪或不修剪顶点，必须使用到顶点的距离到这六个平面中的每一个。 您需要一个有符号的距离，这意味着该符号告诉您从顶点可以看到平面的哪一侧。 如果六个距离符号中的任何一个都不正确，则顶点将被丢弃，修剪。

如果一个平面由等式Ax + By + Cz + D = 0定义，则到p1，p2，p3的有符号距离为（Ap1 + Bp2 + Cp3 + D）/ sqrt（A A + B B + C * C）。 您只需要符号，因此不必费心计算分母。

现在，您拥有了所有工具。 如果您知道在“摄像机视图”中的飞机，则可以计算六个距离并修剪或不修剪顶点。 但这可能是一项昂贵的操作，因为您必须将顶点共余线从模型空间转换为相机（视图）空间，这是ViewModel矩阵计算。 以相同的成本，您可以使用预先计算的ProjectionViewModel矩阵来获取CCS坐标，将其与CCS多维数据集的大小“ 2w”相比要容易得多。

有时，您不想跳过某些顶点，不是因为它们被裁剪，而是因为它们的深度违反了您正在使用的条件。 在这种情况下，CCS不是正确的处理空间，因为Z坐标已转换为[-w，w]范围，所以深度会以某种方式“丢失”。 相反，您可以在“视图空间”中进行剪辑测试。