opengl中的人脸剔除是否发生在窗口空间中？

Question

Vertex后处理的输出值在窗口空间，然后我们有原始组装和Face culling阶段。如果是Face culling发生在窗口空间？

Answer 1

让我引用OpenGL 4.6 core profile specification，第 1.2.3 节“什么是 OpenGL 图形系统？|我们的观点”（强调我的观点）：

我们将 OpenGL 视为具有一些可编程阶段和一些 由一组调用的状态驱动的固定功能阶段 具体的绘图操作。这个模型应该产生一个 满足程序员和需求的规范 实施者。 但是，它不一定提供一个模型 执行。实现必须产生符合以下条件的结果 那些由指定的方法产生的，但可能有一些方法可以 执行比计算更有效的特定计算 一个指定的。

这意味着，如果实现与完全遵循规范的实现所获得的结果相同，则实现是一致的。

因此，面部剔除的行为方式必须与您在窗口空间中执行的方式相同。它显然有顶点着色器阶段，因为在此之前，顶点的最终坐标是未知的。（现在这里有一个有趣的旁注。它是iirc nvidia，它拥有分割顶点的专利着色器分为两部分：仅计算 gl_Position 并且可以优化所有对您没有贡献的计算，以及其余的输出。这将允许他们只使用 部分进行裁剪和剔除 的 VS 已执行。不确定他们是否真的在他们的驱动程序中采用了该策略，但该专利在某处。然而，这是一个很好的例子，说明了现实世界的实现可能会有哪些奇怪的技巧 em> 做。）

那么人脸剔除是否发生在窗口空间中？只有您的 OpenGL 实现者才能确定。但是换个角度说：可以在剪辑空间中实现人脸剔除吗？

首先，让我们看看它是否可以发生在规范化的设备空间：

显然，对于面部剔除，只有三角形二维投影的缠绕顺序很重要，所以 z 无关紧要。当您从剪辑空间转到窗口空间时，这个方向不会改变，或者是吗？这里有一些观察：

• NDC 到窗口空间的转换只是对每个组件单独起作用的比例和转换，我们不会得到x_win = A * x_ndc + B *y_ndc + c * z_ndc + D 形式的交叉影响，但B 和C 在这里保证为0 .
• 因此，从剪辑空间转到窗口空间时，翻转三角形方向的唯一方法是，如果比例因子为负，并在 glViewport*() 函数系列中再次引用 GL 4.6 规范：“INVALID_VALUE 错误如果 w 或 h 为负数，则生成"

这意味着面部剔除可以在 NDC 中完成，而无需考虑实际的视口参数。

人脸剔除可以发生在剪辑空间中吗？

• 任何点w<0 永远无法满足剪裁条件-w <= x,y,z <= w，因此从剪裁空间到NDC 的w 步除只会发生在w>0 上，因此永远不要翻转三角形。但这要求至少已经发生了原始裁剪（考虑一个顶点位于相机后面，两个位于相机前面的情况）。
• 然而，w 坐标即使在剪裁之后仍然很棘手。考虑这样一种情况，你站在一个天花板倾斜的房间里，直视一侧的墙壁，但只能看到天花板的一部分。天花板上的三角形可能会导致以下剪辑空间坐标(-1,1,z_1,1)、(1,1,z_2,1)、(0,1.2,z_3,10)（其中一些z_is 满足剪辑条件，实际值在这里无关紧要）。如果您只获取剪辑空间x 和y 值（就像您在窗口空间或NDC 中所做的那样），您会看到一个2D 投影，其中第三个顶点位于前两个顶点形成的线上方。但除以w 之后，它会在下方，并且三角形顺序会翻转（因为w 可以每个顶点有所不同）。

那么这是否意味着在透视除以w之前无法进行人脸剔除？不，不一定。 也许有一些聪明的方法可以在分割之前在剪辑空间中进行剔除，但无论哪种方式，剪辑空间w坐标需要以某种方式考虑到 。

所以我不能真正回答你的问题，但一般原则是实施者尽可能早地尝试在管道中执行任何类型的剔除/丢弃步骤（当然，在他们将拥有的所有大量工程限制范围内)。