前言

前面章节讲解了颜色混合和深度测试相关的内容，这一节咱们补充一下面片剔除（Cull）相关的内容。

正文

为什么需要面片剔除？

当我们加载一个模型文件时，其中包含许多面片，常用的面片类型就是四边形和三角形。当从摄像机视角观察时，肯定只能看到正对着摄像机的内容，背对着摄像机的内容肯定不可见，而实现类似功能的方法就叫做面片剔除，更常见的说法就是：背面剔除。如下示意图：

什么是面片剔除？

我们常说背面剔除，但是究竟什么是背面？也就是说，我们需要定义一个面片的背面规则。剔除说法也是类似，其实也涉及到两个方面，究竟是剔除背面还是剔除正面。只要满足这两个要求，就可以将目标面片去掉，也就剔除了！

实现面片剔除常用实现？

我们都知道，如果按照之前的章节的投影矩阵的推导，咱们将坐标变换到NDC坐标系之后，其实是形成左手系，这也是OpenGL的类似实现方式，如下：

也就是说，实际的z轴的指向朝屏幕里，-z轴指向朝屏幕外。咱们可以先记住这个固定不变的结论！

叉乘判定：

既然NDC坐标系已经是左手系，那叉乘的手法已经变成使用左手的规则了，这里给出以下两个案例：

案例1： 顺序顶点0，1，2

这里咱们用左手示意叉乘 $\vec a \times \vec b$ 我们发现朝屏幕里，也就是说朝NDC坐标系的正z方向

案例2： 顺序顶点0，1，2

这里咱们用左手示意叉乘 $\vec a \times \vec b$ 我们发现朝屏幕外，也就是说朝NDC坐标系的负z方向。

剔除规则：

常见的有四种面片剔除规则，如下：

• （1）设顺时针为面片正面，剔除正面
• （2）设逆时针为面片正面，剔除正面
• （3）设顺时针为面片正面，剔除背面
• （4）设逆时针为面片正面，剔除背面

规则（1）：顺时针为正面，剔除正面

这里贴一下顺时针的三角形，方便示意：

假设 $\vec a 和 \vec b$ 都是三维向量，那么通过 $\vec c = \vec a \times \vec b$， 通过 $\vec c$ 的z分量正负，就可以判定是朝屏幕里还是屏幕外。

如果这里要求正面且顺时针为正面，也就是说剔除顺时针的情况，从而推导出剔除 $\vec c$ 朝屏幕外的情况，也就是满足 $c.z < 0$ 的情况进行剔除！

规则（2）：逆时针为正面，剔除正面

类似规则（1）可得，满足 $c.z > 0$ 的情况进行剔除

规则（3）：顺时针为正面，剔除背面

剔除背面且顺时针为正面，也就是剔除逆时针的情况，同理可得，当满足$c.z > 0$ 进行剔除！

规则（4）：逆时针为正面，剔除背面

剔除背面且逆时针为正面，也就是剔除顺时针的情况，同理可得，当满足$c.z < 0$​ 进行剔除！

总结：

以三角面片为例，给出顺序顶点A、B、C，记 $\vec a = B - A = \vec {AB}$ ，$\vec b = C - A = \vec {AC}$，$\vec c = \vec a \times \ \vec b$ 。

以NDC左手系为例，通过判定 $c.z$ 正负进行判定是否剔除！

当通过 $c.z > 0$ 进行剔除时，有两种情况：

• 逆时针为正面，剔除正面
• 顺时针为正面，剔除背面

当通过 $c.z < 0$​​ 进行剔除时，有两种情况：

• 顺时针为正面，剔除正面
• 逆时针为正面，剔除背面

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希望对各位小伙伴能够有所帮助哦，永远在学习的道路上伴你而行， 我是航火火，火一般的男人！