OpenGL线段光栅化规范

Posted 2021-04-11

最新的OpenGL规范（4.6核心），第14.5.1节（基本线段光栅化）（可在https://www.khronos.org/registry/OpenGL/specs/gl/glspec46.core.pdf中找到）指定如何栅格化别名行（由2个浮点端点指定）。

理想情况下，GL使用“钻石退出”规则来确定通过栅格化线段生成的碎片。对于窗口坐标为x_f和y_f的中心的每个片段f，定义一个菱形区域，它是四个半平面的交点：

本质上，从p_a开始到p_b结束的线段产生那些段与R_f相交的片段f，除非p_包含在R_f中。

但是，考虑这种情况：

当被绘制的线正好穿过如上面公式所描述的2个相邻钻石的角落时，两个片段都不应被光栅化。表达式|x - x_f| + |y - y_f|的最小值是1/2，1/2不小于1/2，因此不是R_f的一部分，并且该行永远不会与R_f相交。由于优化，我的软件光栅化算法在这种情况下或多或少地有利于正确的像素。

显然，这不是预期的行为。事实上，进一步下来，规范说

由于钻石退出规则的初始条件和最终条件可能难以实现，因此允许使用其他线段栅格化算法，但须遵守以下规则：

接下来是一系列规则，基本上让实现者几乎按原样使用Bresenham的算法。此外，主题14.6.1（基本多边形光栅化）明确消除了多边形光栅化的类似情况：

对中心位于多边形边缘的碎片给予特殊处理。在这种情况下，我们要求如果两个多边形位于片段中心所在的公共边（具有相同的端点）的任一侧，则在光栅化期间恰好一个多边形导致片段的产生。

此外，根据我的搜索，这个角落的情况似乎被耸了耸肩。我在规范中遗漏了什么吗？在上面提到的模糊情况下，哪个片段是光栅化的正确片段？什么算法（或如何定义算法）使它正确和一致地处理这种情况？

答案

此外，根据我的搜索，这个角落的情况似乎被耸了耸肩。我在规范中遗漏了什么吗？在上面提到的模糊情况下，哪个片段是光栅化的正确片段？

GL不会强制执行像素精确行为（常见的3D渲染API都不会）。根据规范中给出的条件，实际上是由实现来实现适当的光栅化规则。没有正确或错误的决定，只需要为此场景中的一个基元生成片段，并且不同的实现可以（并且将）生成不同的输出。

对于三角形光栅化的情况，GPU通常使用一些打破平局规则，如“左上角”规则：您可以将三角形的每个边缘分类为左或右（如果它们具有非零垂直范围）或顶部或底部（如果边缘的两个端点位于相同的y上）。退化的三角形（零区域）永远不会产生任何碎片。栅格化。

如果像素中心（或使用多重采样时的任何其他采样点）恰好位于一个（或几个）边缘上，则当且仅当所述像素中心仅为“左”的一部分时，该像素/样本才被视为基元的“内部”或“顶部”边缘。

Direct3D传统上是enforces the top-left rule in the specification，而OpenGL完全打开了这些细节。 OpenGL实现的用户可以确定当共享两个共享这样的commmon边缘的三角形时，将没有双重片段和没有空洞，并且实现者只需使用一些满足该功能的算法。

此外，GL规范还要求实现以实现一些不变性规则，这通常强制执行可重复性，使得实现不能仅在不同时间点在不同的打破规则之间随机选择。您应该查看规范的附录A，了解有关确切要求和保证的详细信息。

此实现者自由也适用于行光栅化期间的角落情况。我认为你的结论

当被绘制的线正好穿过如上面公式所描述的2个相邻钻石的角落时，两个片段都不应被光栅化。

是完全正确的。在我看来，规范的描述至少是非常不幸的。最好将钻石定义为<= 1/2，并添加一个特殊规则，即在一次可以交叉多个钻石的情况下，只能产生一个碎片。这种配方至少与多边形光栅化的描述一致。