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背面剔除算法

背面剔除算法是一種在3D圖形渲染中用於提高效率的技術,其基本思想是剔除那些不可見的多邊形(即背對觀察者的多邊形)。這種算法通常在世界空間或相機空間中執行,其核心是判斷一個三角形的法線向量與視線向量(從觀察點到三角形頂點的向量)之間的夾角。如果夾角小於90度,則三角形被認為是正面的,即面向觀察者,應該被渲染;如果夾角大於或等於90度,則三角形被認為是背面的,即背對觀察者,應該被剔除。

GPU渲染管線中,背面剔除發生在頂點變換之後、光柵化之前。在頂點變換階段,輸入的是點信息,這時還沒有圖元信息,因此無法進行背面剔除。背面剔除測試通過後,一個三角形可能仍然不會被渲染,例如如果它不在視錐體內。

在螢幕空間中,背面剔除的判斷依據是三角形的繞序。例如,在DirectX中,默認情況下順時針繞序的三角形被認為是正面的,而逆時針繞序的三角形被認為是背面的。這種繞序是通過三角形兩條邊的叉乘得出的法向量來判斷的。如果法向量為正,則三角形是正面的;如果法向量為負,則三角形是背面的。

如果想要在模型內部也能看到模型,可以關閉背面剔除。這樣,無論是正面還是背面的多邊形都會被渲染,從而使得模型從任何角度都可以被看到。