什么是openGL中的顺时针面

Posted 2023-02-22

【中文标题】什么是openGL中的顺时针面

【英文标题】：what is a clockwise face in openGL

【发布时间】：2013-02-09 02:15:45

【问题描述】：

在背面剔除中，您可以使用面部法线来查看面部是否指向您的相机，如果三角形是顺时针绘制还是逆时针绘制，可以做一些技巧。

我对这种顺时针方向的技术感到困惑。似乎使用这种方法，发送到显卡的顶点数据的顺序决定了它是面向还是远离相机。我不明白这有什么意义，因为相机可以朝任何方向看，就好像顶点数据必须根据相机位置而改变，而这显然不是在 CPU 上完成的。

我怎么理解这个？

【问题讨论】：

关于 math.SE 的相关问题：math.stackexchange.com/questions/297588/…

【参考方案1】：

我将在一个示例四边形上向您展示这一点：

  (0,0)-------(1,0)
    |           |
    |     X     |
    |           |
  (0,1)-------(1,1)

假设我们从(0,0) 开始。现在，如果你以“顺时针”顺序结束（通过）顶点，下一个将是(1,0)、(1,1) 和(0,1)。 (1,0) 或多或少位于 2 点，(1,1) 是 4，依此类推。

因此GPU内存中的数据：0,0, 1,0, 1,1, 0,1。

当您将发条方向与您的设置相关联时，您可以轻松区分什么是“正面”和“背面” - 为了更好地想象，您可以将它画在透明的东西上，然后从另一边看 - 发条方向会颠倒。

所以上卷方向的规范只是告诉GPU哪一边是前面，哪边是后面，因为它不能自己做——三角形的两边都一样好，而给定的多边形可以是N 或-N。但是，GPU 可以验证它们中的哪些与正确的结束顺序对齐。

The (Old) Red Book 的第 2 章有一些关于 OpenGL 特定内容的很好的解释，这在今天仍然很相关。

【讨论】：

所以顺序，无论是 CW 还是 CCW，都会告诉 GPU 哪一边是前面，但我不明白这是怎么可能的，因为相机方向决定了人脸是朝前还是朝外。

这就是重点。如果你从后面“看”面，在绘图时可以简单地忽略它们，因为它们肯定会被正面遮住（透明模型是一个例外 - 在这种情况下，正面和背面都必须是绘制）。

【参考方案2】：

这是一个从对边看的三角形：

3D 空间中的 3 个点定义了一个三角形。此外，如果这些点是有序的（如这里），它们也确定三角形的两个边（面）：顺时针和逆时针（它们由放置在面内的顺序时钟确定，将指向其顶点）

在上面的例子中，三角形的纹理是逆时针的

现在想象这个三角形是骰子的一个元素：

如果你掷骰子（或围绕它旋转相机），我们的三角形从 CCW 变为 CW，我们不希望它再被纹理化。

这个骰子实际上是由 12 个这样的三角形组成的，如果我们对它们进行正确排序，我们一次只能对 6 个面向相机的三角形进行纹理处理。

【讨论】：

只是想补充一点，这也称为 chirality，或称手性，坐标系的手性也决定了法线指向的方向，具体取决于按照将向量放入叉积中的顺序。声明a×b = -b×a 始终成立，但翻转手性具有相同的效果。

所以顺序，无论是 CW 还是 CCW，都会告诉 GPU 哪一边是前面，但我不明白这是怎么可能的，因为相机方向决定了人脸是朝前还是朝外。

完全正确。这就是重点。上图左侧的摄像头位于三角形的“后面”，而在右侧的位置，它位于三角形的“前面”。并且您只想对一侧进行纹理处理。

为您添加了额外的图像。

【参考方案3】：

这正是重点：顶点顺序与相机方向无关最初，当您创建/绘制面部时！请注意，相机只是一种变换，而不是由 openGL 本身识别的东西。 因此，在渲染时，在您通过相机“观看”之后，openGL 只需检查（如果启用了剔除）面顶点的新顺序，现在根据新方向（在应用所有变换之后），以显示与否。