（转）可编程管道下的剪裁*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*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*面剪裁掉。

在过去的固定渲染管道时代，剪裁*面的实现较为简单，比如在DirectX 9中，可以先设定剪裁*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);//*面上一个点
vNormal=D3DXVECTOR3(0,1,0);//法向量
D3DXPlaneFromPointNormal( &clipplane, &vPosition, &vNormal );//生成剪裁*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*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*斜*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*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*斜*面裁剪矩阵较为繁琐。所以，方法三是最佳选择。

　　要将一个*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*面方程ax+by+cz+d=0，用一个4维向量来n表示(a,b,c,d)，设*面上有个点p:(x,y,z,1)。根据*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*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*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);