关于3D流水线

gogoplayer

寒假深入研究了一下，还从朋友处拿了本《3D游戏编程大师技巧》
学过之后理论扎实了，但对D3D的流水线却模糊了
一：
我用D3D，把许多物体（mesh）放在相机背后，按理说应该被引擎裁剪掉，
但是帧数事不会骗人的，画的越多，速度越慢，难道D3D没有执行多边形裁剪？？？
二：
需要对多边形显示进行排序，以达到从后向前正确绘制的目的，但画家算法和
z缓冲不是能解决么，是不是由于他们性能不好所以还需BSP，此二不解。

望高手解答，谢谢

hanma

    D3D的裁剪是在进行变换以后，而且如果在视野内的话，他是要进行绘制的，然后再绘制前面的东西。
    顶点多的话进行3D变换是耗时的大户，投影到屏幕的面积越大（含被遮挡的面），需要绘制的像素越多，所以也就越耗时。这都是基本的性能瓶颈。
    BSP可以在渲染前帮你快速挑出来可以看到的面，不看到的面不用变换和光跚化，所以快。

happyfire

我不是高手，第一个问题谈一点自己的理解：
我想D3D是没有自动视锥裁剪的，即使顶点都在相机背面，但DrawPrimitive还是会被执行的。所以我们一般都要自己进行ViewFrustum裁剪。

gogoplayer

如果要自己裁剪，那不是很麻烦？
裁剪可以在很多地方执行，世界坐标，相机坐标，透视投影空间都行
但在世界坐标裁剪有时候没必要，这是剔除物体更有效
然而变换为相机坐标后由于视景体面平行使裁剪容易
有些模型被减掉一部分，而裁剪会产生大量新生成的定点，还要计算他们的纹理坐标，法线等等
想来想去只有在执行相机变换后再裁剪好些，头晕了

congy

BSP并不会裁减掉任何多边形，在zbuffer广泛使用之前，BSP是很好的保障多边形深度正确的算法，目前阶段也是为了裁减使用，但BSP本身并不会做任何裁减，只是其他裁减算法会用用到BSP，比如portal。

gogoplayer

z缓冲确实不错，保证了多边形渲染正确
现在对相机坐标空间的裁剪问题很大

happyfire

相机坐标空间的裁剪就是ViewFrustum剪裁。
基本原理是判断一个点是否在View Frustum的内部，也就是判断点和frustum6个面的位置关系。Mesh可使用包围球判断。
具体可参考RolePlayingGamewithDirectX里的相关内容。

gogoplayer

物体剔除可以使用包围体在相机变换检测，这我知道
问题是部分裁剪怎么办，涉及到顶点删除和新插顶点

Magicren

一、D3D执行的是图元的剪裁，也就是对三角形剪裁，它处于流水线比较低的层次。而引擎的剪裁是物体级别的剪裁，处于流水线最高的层次。层次越高，一次剪裁所抛弃的三角形也就越多，系统的负荷也就越小。一次物体的剪裁可以抛掉上千上万的三角形，而一次图元的剪裁只会抛掉一个三角形。在D3D执行图元剪裁前，数据还要从系统内存传送到显存中，再经过固定管线或者VS的变换，才能决定一个三角形是否需要被剪裁掉，而引擎级别的剪裁可以大量减少这样的操作，速度自然快很多。
二、排序的目的不仅仅是为了正确渲染物体，它还能提高渲染速度。在打开Z Buffer的情况下，从前向后渲染不透明的物体可以使GPU不去处理那些被遮蔽的像素。如果这些像素面积很大，而本身又有很复杂的PS程序，这种优化就可以明显的提高帧速。实际上对于不透明的物体，排序不是必需的，因为这时候Z Buffer可以很正确的工作，只是速度略满些。而对于半透明的物体，排序就是必需的了，只有从后到前渲染才能产生正确的结果。（对于某些渲染状态，不排序也能产生正确的结果）。
      Z Buffer的性能是非常好的，但也不能因此就随意使用。因为整个3D流水线中没有免费的步骤，任何操作都要付出代价的。而且经过的流水线级数越多，这种代价也就越昂贵。不管是VFC还是BSP，都是为了在流水线尽可能高的级别上过滤到那些不需要处理的数据。因此它们都是必要且必需的技术。

gogoplayer

happyfire的想法和我差不多

Magicren：
你说D3D执行的是图元的剪裁，也就是对三角形剪裁。
那为什么在相机后画了多个mesh速度会慢
难道速度是慢在D3D这个裁剪过程中么？

打开zbuffer确实对系统是个较大的负担
我现在机子主频1000MHz，如果使用1024×768全屏
如果写一次内存需要4个时钟周期，那我估算清空一次zbuffer要6.29毫秒


这样的话如果要维持FPS60，也就是每秒有377.48秒用在清空zbuffer上，真是耗资源