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2019
11-29

(转)可编程管道下的剪裁平面

低手交流,高手勿入

作者:Bill Hsu

主页:http://www.graptor.com/

GameRes发帖里的公式什么的可能不太整齐,
在这里看可能效果好一点~
http://hi.baidu.com/probill/blog/item/32111f1ccbc2cd8086d6b6f1.html

剪裁平面(Clip Plane)在图形学领域有着重要的作用,比如水面模拟中,渲染折射纹理时,我们就必须将水面以上的顶点通过剪裁平面剪裁掉。

在过去的固定渲染管道时代,剪裁平面的实现较为简单,比如在DirectX 9中,可以先设定剪裁平面在世界坐标系下的方程(ax+by+cz+d=0),再调用SetClipPlane(DWORD Index,CONST float * pPlane)这个API函数就可以了。

 

附上例子程序:

vPosition=D3DXVECTOR3(0,0,0);//平面上一个点
vNormal=D3DXVECTOR3(0,1,0);//法向量
D3DXPlaneFromPointNormal( &clipplane, &vPosition, &vNormal );//生成剪裁平面

m_pDevice()->SetClipPlane( 0, (float*)clipplane); 

 

然而,在现在的可编程管道(programmable pipeline)下,设置的剪裁平面会被在剪裁坐标系下处理,而不是在世界坐标系下。
解决这个问题的方法有:

1)  给要剪裁的顶点做标记,在Pixel Shader中把它剪裁掉。

2)  使用近斜平面裁剪(Oblique Near-Plane Clipping),即修改投影矩阵,将要剪裁的顶点放在视截体之外,从而[来源:GameRes.com]避免了该顶点的绘制。

3)  修改平面方程,使之从世界坐标系转换到剪裁坐标系。

上述方法中,第一种和第二种效率并不高:在Pixel Shader中剪裁没有减少任何不必要的顶点处理,而计算近斜平面裁剪矩阵较为繁琐。所以,方法三是最佳选择。

  要将一个平面从世界坐标系转换到剪裁坐标系,必须求出这个变换矩阵。

设平面方程ax+by+cz+d=0,用一个4维向量来n表示(a,b,c,d),设平面上有个点p:(x,y,z,1)。根据平面方程的定义,有:

nT p = ax + by + cz + d = 0

设矩阵R可以让点P从世界坐标系转换到剪裁坐标系,矩阵Q可以让平面n实现同样的变换。那么,有:

p’= R p
n’= Q n

其中p’、n’分别是转换后的点与平面。

n’T p’= 0
(Q n)T (R p) = 0
nT QT R p = 0

如果:QT R = I

那么:

nT QT R p = nT I p = nT p = 0

于是:
QT = R-1
Q = (R-1)T

在DirectX 3D中,将一个点从世界坐标系转换到剪裁坐标系,所用的矩阵为观察矩阵与投影矩阵的乘积,即:

D3DXMATRIX  TranMatrix = matView*matProj;

(TranMatrix为所求的变换矩阵,matView和matProj分别为观察矩阵与投影矩阵)

 

附上在D3D中变换的完整代码:

D3DXPLANE tempPlane = clipplane;
D3DXPlaneNormalize(&tempPlane, &tempPlane);

D3DXMATRIX  TranMatrix = matView*matProj;
D3DXMatrixInverse(&TranMatrix, NULL, &TranMatrix);
D3DXMatrixTranspose(&TranMatrix, &TranMatrix);
D3DXPlaneTransform(&tempPlane, &tempPlane, &TranMatrix);

最后编辑:
作者:搬运工
这个作者貌似有点懒,什么都没有留下。