我应该在哪个阶段进行剔除和裁剪，我应该如何在裁剪后重建三角形

Question

我正试图在软件级别实现图形管道。我现在有一些剪辑和剔除的问题。

基本上，主要有两个顾虑：

1. 时候应该背面剔除发生？眼坐标，裁剪坐标或窗口坐标？我最初在眼睛坐标上做了剔除过程，认为这样可以减轻裁剪过程的负担，因为许多背面顶点已经被丢弃。但后来我意识到，这样顶点需要进行2次矩阵乘法，即左乘法模型 - 视点矩阵 - >剔除 - >左乘法透视矩阵，这在一定程度上增加了开销。

2. 如何裁剪和重建三角形？据我所知，剪切发生在剪切坐标中（透视变换后），换句话说齐次坐标中每个顶点正在被确定是否不应该通过比较它的x，y，z分量与w分量而被丢弃。到目前为止很好，对吧？但在此之后，我需要重建那些丢弃了一个或两个顶点的三角形。我搜索了一下，Liang-Barsky算法在这种情况下会有所帮助，但是在裁剪坐标系中我应该使用哪个裁剪平面？我应该只记录剪切后的三角形并在NDC中重建它们？

任何想法都会有所帮助。谢谢。

Answer 1

（1）

背面剔除可以发生在任何你想要的地方。

在3dfx硬件上，可能还有其他只有光栅化的卡，它是在窗口坐标中实现的。正如你所说，让你处理一些你永远不会使用的顶点，但是你需要权衡其他成本。

你也可以选择世界坐标;你知道相机的位置，所以你知道从相机到脸部的矢量 - 只要去任何边缘顶点。因此，您可以测试与正常情况相对应的点积。

当我为一个基于z80的micro实现一个软件光栅时，我超越了这一步，并将相机转换为模型空间。所以你得到了模型矩阵的逆矩阵（在这种情况下便宜，因为它们保证了正交，所以转置就可以），将它应用到摄像机，然后从那里剔除。它仍然是一个矢量差分和点积，但是如果您仅将曲面法线用于剔除，那么无需为了相机的利益而转换它们中的每一个。对于那个特定的渲染器，我可以继续前进，从中可以看到哪些面，以确定哪些顶点是可见的，并只将它们转换为窗口坐标。

（2）

上萨瑟兰 - 科恩一个变体是我记得看到最常见的事情。你可以在多边形的外侧进行正向扫描，依次检查每个边缘并进行适当的调整。

因此，例如，从点（V1，V2，V3）之间的凸多边形开始。对于每个裁剪平面轮流你会做这样的事情：

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 
    } 
} 

并重复每个飞机。如果你担心重复成本，那么你需要采用一种在面和边之间额外增加间接级别的结构，或者只保留一个缓存。一旦将它们标记为“入”或“出”，您可能会做一些操作，如缓存顶点，然后缓存每个边的交点，并通过键（v1，v2）查找。如果你已经设置了额外的间接级别，然后将结果存储在边缘对象中。