OpenGL中的三维裁剪

Posted 2023-05-09

参考技术A OpenGL Pipeline中，顶点变换及投影之后进行图元装配，然后需要将装配的图元裁剪到一个视景体内。视景体裁剪定义如下：

在视景体裁剪之外用户可以通过 depth clamp 和 user defined clip plane 功能来修改或者添加裁剪体平面。

对于不同的图元裁剪的方式也不同：

裁剪之后将生成新的顶点，对于新顶点的 PerVertex 值将根据线性插值生成。

Depth Clamp影响顶点的Z值裁剪，用户可以通过 glEnable(GL_DEPTH_CLAMP) 控制是否需要启用Depth Clamp。如果使能之后，Z值的裁剪不受视景体的near和far约束，也就是说不做Z值的裁剪。

对于透视投影，将会根据视景体的侧面裁剪，而Depth clamping使裁剪的视锥体变为一个金字塔，金字塔的顶点在照相机位置，也就是说照相机后面的物体将被裁减掉，而照相机到视锥体之间的物体将不被裁减掉。

裁剪之后pipeline中Z值的计算将正常进行，在窗口变换时，Z值将被计算为 glDepthRange 之间。

用户可以通过在顶点处理阶段输出 gl_ClipDistance 来增加额外的裁剪。 gl_ClipDistance 是一个数组，其中每个数组元素代表用于裁剪图元的不同条件（其需要与 glEnable(GL_CLIP_DISTANCEi) 一起使用，i为数组的索引）。

对于每一个使能的裁剪，在裁剪阶段将检查 gl_ClipDistance 数组中对应的值。如果值为非负，那么认为图元在裁剪体内部。如果值为负值，则认为在裁剪体外部。对于点，如果顶点的clip distance值为负，则直接丢弃顶点。对于线段和三角形，图元将被裁减，裁减点为 gl_ClipDistance 线性插值为0的位置。如果使能了多个clip，那么将计算多个clip distance的交点。

老的OpenGL版本中使用 glClipPlane 指定自定义裁减平面。可以使物体裁减到指定的平面，其中裁减平面指定为 。在Shader中通过 dot(position, plane) 可以计算出clip distance的值进行裁剪。

OpenGL 4.4管道 - 裁剪前的透视分割？

【中文标题】OpenGL 4.4管道 - 裁剪前的透视分割？

【英文标题】：OpenGL 4.4 pipeline - perspective division before clipping?

【发布时间】：2021-02-01 16:00:18

【问题描述】：

我想咨询一下opengl insights中找到的opengl 4.4图形处理管道图，特别是关于透视分割和原始剪辑顺序的问题。

例如，opengl 4.4 中的图表显示，透视分割出现在裁剪之前（绿色部分）。

这很奇怪，因为有很好的理由应该在剪裁之后进行除法。否则当 w=0 时会出现问题（尽管可以通过 if 语句解决），以及有关该点是在相机前面还是后面的信息。例如，剪裁空间中的点 (0.5, 0, 0, -1) 在 NDC 中变为 (-0.5, 0, 0)，因此似乎在各个方向的 (-1, 1) 范围内的立方体内，所以它不会被剪裁，这是错误的。

我只是想知道我在那个管道图中看到了什么错误，或者它真的在 opengl 中发生了这种情况，为什么？

【参考方案1】：

图错了；就这么简单。请注意，如果您遵循流程图，标准中引用的部分似乎会倒退：13.4、13.6、13.5。该标准通常不会把这样的事情搞砸。