DirectX 负 W

Posted 2023-02-21

【中文标题】DirectX 负 W

【英文标题】：DirectX negative W

【发布时间】：2018-08-10 11:07:07

【问题描述】：

我真的是想为这个非常基本的（乍一看）问题找到答案。

为简单起见，在进一步讨论期间禁用了深度测试（没什么大不了的）。

例如，我们有一个三角形（变换后）和下一个 float4 坐标。

顶部中心点：(0.0f, +0.6f, 0.6f, 1f)

基本点1：(+0.4f, -0.4f, 0.4f, 1f),

基本点2：(-0.4f, -0.4f, 0.4f, 1f),

我发送 float4 作为输入并使用直接的 VertexShader（没有变换），所以我确定输入。我们的结果是合理的：

但是，如果我们开始将 CenterPoint 移动到相机位置点，我们会得到什么。在我们的例子中，我们没有相机，所以将这个点移动到负无穷大。 只要 w (with z) 为正，我就会得到相当合理的结果。 例如，(0.0f, +0.006f, 0.006f, .01f) – 看起来一样。

但是如果我使用下一个坐标（0.0f，-0.6f，-1f，-1f）呢？ （注意：我们必须切换点或更改光栅化器以防止剔除）。

根据大量资源，我将进行如下测试：-w ，因此 GPU 应该减少这一点。是的，原则上，我不明白这一点。但三角形仍然可见！好的，根据大量其他资源（以及我个人的理解），我们会有像 (x/w, y/w, z/w) 这样的除法，所以结果应该是 (0, 0.6, 1）。但我得到了

即使这个结果有一定的意义（一点远在后面），DirectX（我认为它是 GPU）在这种情况下是如何工作的 （在无限点和负 W 的情况下） ？

我似乎不知道一些很基本的东西，但似乎没有人知道。

[已添加]：我想指出点 w

[简要回答]：剪辑本质上不仅仅是 z/w 检查和除法（详见下文）。

【问题讨论】：

w=0 将您的顶点处理为向量，w=1 将您的顶点处理为点，而 w=-1 是胡言乱语，因为它会破坏矩阵位置（否定它），所以在变换你的位置之后三角形是错误的......因此剪裁

不完全是：这样的点可以有意义，作为三角形的点之一。有关详细信息，请参阅上面的 [已添加]。

【参考方案1】：

理论上，NDC 深度分为两个不同的区域。下图显示了znear = 1, zfar = 3 的这些区域。水平轴显示视图空间 z，垂直轴显示标准投影变换的 NDC 深度：

我们可以看到 1 和 3 (znear, zmax) 的视图空间 z 之间的部分被映射到 0 到 1 的 NDC 深度。这是我们真正感兴趣的部分。 然而，视空间 z 为负的部分也会产生正的 NDC 深度。然而，这些是由折叠产生的部分。即，如果您从三角形的一个角开始，从 znear 和 zfar 之间的区域开始慢慢减小 z（与 w 一起），您会观察到以下情况：

我们从 znear 和 zfar 之间开始，一切都很好 一旦我们通过 znear，该点就会被剪裁，因为 NDC 深度 当我们在视图空间 z = 0 时，该点也有 w = 0 并且没有有效的投影。 随着我们进一步减小视图空间 z，该点再次获得有效投影（从无穷远开始）并以正 NDC 深度返回。

但是，最后一部分是相机后面的区域。因此，进行了均匀剪裁，使得这部分也被 znear 剪裁所剪掉。

查看旧的D3D9 documentation 中的公式和一些更说明性的解释here。

【讨论】：

感谢您的回答。可能的主要思想在嵌套链接之一中描述：fabiensanglard.net/polygon_codec/clippingdocument/…