裁剪裁剪坐標系和歸一化設備坐標系（OpenGL）

Question

我聽說應該在裁剪坐標系中進行裁剪。 這本書提出了一種情況，即從攝像機后面到查看范圍內都放置一條線。 （我們將這條線定義為PQ，P位於攝像頭后面）我不明白為什么會出現問題。

（這本書說完成歸一化轉換后，P將放置在相機前面。）

我認為在制作剪裁坐標系之前，攝影機位於原始點（0、0、0、1），因為我們進行了查看變換。 但是，在NDCS中，我無法考慮相機的位置。

我還有第二個問題。 在頂點着色器中，我們先進行模型視圖轉換，然后進行投影轉換。 最后，我們將這些頂點輸出到光柵化器。 （某些頂點的w不等於“ 1”）

在這里，我很好奇。 渲染管道將自動執行除法程序（按w）？ 完成剪裁后。

Answer 1

有時並非所有模型都可以在屏幕上看到，主要是因為模型中的某些對象位於相機后面（或“視點”）。 這些對象被裁剪掉了。 如果看不到對象的僅一部分，則必須剪裁該部分，其余部分保持可見。

OpenGL片段

OpenGL在裁剪坐標空間（CCS）中進行裁剪。 這是一個大小為2w x 2w x 2w的立方體，其中“ w”是（4x4）x（4x1）矩陣和點相乘所得的第四個坐標。 僅僅對坐標進行比較就足以判斷該點是否被裁剪。 如果該點通過測試，則其坐標除以“ w”（即“透視除法”）。 請注意，對於正交投影，“ w”始終為1，就透視而言，通常不為1。

CPU夾

如果模型太大，則可能要節省GPU資源或提高幀速率。 因此，您決定跳過那些將被裁剪的對象。 然后，您可以自己（在CPU上）進行數學運算，並且僅將通過測試的頂點發送到GPU。 請注意，某些對象可能會修剪某些頂點，而同一對象的其他頂點可能不會修剪。 也許您確實將它們發送到GPU，並讓其處理這些特殊情況。

您已定義一個僅在其中可見對象的卷。 該體積由六個平面定義。 讓我們將自己放在攝影機中，然后看一下該體積：如果您的投影是透視圖，則這六個平面將構成一個“圓錐台”，即一種截頂的金字塔。 如果投影是正交的，則這些平面將形成平行六面體。

為了修剪或不修剪頂點，必須使用到頂點的距離到這六個平面中的每一個。 您需要一個有符號的距離，這意味着該符號告訴您從頂點可以看到平面的哪一側。 如果六個距離符號中的任何一個都不正確，則頂點將被丟棄，修剪。

如果一個平面由等式Ax + By + Cz + D = 0定義，則到p1，p2，p3的有符號距離為（Ap1 + Bp2 + Cp3 + D）/ sqrt（A A + B B + C * C）。 您只需要符號，因此不必費心計算分母。

現在，您擁有了所有工具。 如果您知道在“攝像機視圖”中的飛機，則可以計算六個距離並修剪或不修剪頂點。 但這可能是一項昂貴的操作，因為您必須將頂點共余線從模型空間轉換為相機（視圖）空間，這是ViewModel矩陣計算。 以相同的成本，您可以使用預先計算的ProjectionViewModel矩陣來獲取CCS坐標，將其與CCS多維數據集的大小“ 2w”相比要容易得多。

有時，您不想跳過某些頂點，不是因為它們被裁剪，而是因為它們的深度違反了您正在使用的條件。 在這種情況下，CCS不是正確的處理空間，因為Z坐標已轉換為[-w，w]范圍，所以深度會以某種方式“丟失”。 相反，您可以在“視圖空間”中進行剪輯測試。