DirectX backface culling(背面剔除)

先看一下什么是backface，有backface必然就有frontface，在DX中，frontface是这样定义的，按照顶点定义的先后顺序，呈顺时针排列的顶点构成的三角形是frontface（以view space为参考），与frontface相对的面则是backface，如下图所示。

可见决定frontface的因素有两个

1. 顶点定义的先后顺序
2. 顶点的排列方向-顺时针或者逆时针（由顶点的位置坐标决定）

先看第一条，如果顶点的位置不变，但是定义顺序变了，可能导致frontface变成backface，如下图

 

再看第二条，如果顶点的定义顺序不变，但是位置变了，也可能导致frontface变成backface，如下图

 

通常backface都是不可见的，为了提高渲染速度，DX允许用户对backface进行剔除，有三种剔除方法

• D3DCULL_NONE - 不进行任何剔除
• D3DCULL_CW  - 按顺时针方向进行剔除
• D3DCULL_CCW - 按逆时针方向进行剔除（这是DX的默认剔除方式）

该上代码了，下面的代码定义6个顶点，一共可以画两个三角形，我们看一下各种剔除方式是如何工作的。由于顶点数目不多，这里不使用IndexBuffer，直接用VertexBuffer操作，为了方便，这里采用D3DFVF_XYZRHW | D3DFVF_DIFFUSE格式的顶点，省去Transform和Lighting操作

ScreenVertex Vertices[] =
{
    { 50.0f, 100.0f, 0.0f, 1.0f, 0xffff0000}, // 0
    {100.0f,  50.0f, 0.0f, 1.0f, 0xffff0000}, // 1
    {150.0f, 100.0f, 0.0f, 1.0f, 0xffff0000}, // 2
    {200.0f,  50.0f, 0.0f, 1.0f, 0xffff0000}, // 3
    {250.0f, 100.0f, 0.0f, 1.0f, 0xffff0000}, // 4
    {300.0f,  50.0f, 0.0f, 1.0f, 0xffff0000}, // 5
};

剔除方式1 - D3DCULL_NONE

不做任何剔除，所以两个三角形都显示

g_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_NONE) ;

 

剔除方式2 - D3DCULL_CW

顺时针剔除，由于v0，v1，v2是顺时针排列，故第一个三角形被剔除，只显示第二个

g_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_CW) ;

 

剔除方式3 - D3DCULL_CCW

逆时针剔除，由于v3，v4，v5是逆时针排列，故第二个三角形被剔除，只显示第一个

g_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_CCW) ;

 

不指定剔除方式，结果同D3DCULL_CCW，因为D3DCULL_CCW是默认的剔除方式。

练习一下

给定如下一个立方体，如果按照D3D默认的剔除方式（逆时针剔除），那么正确的顶点顺序是什么样的呢？假设使用vertex buffer。

需要注意的是，我们在定义每个面上的三角形时，一定是正对着这个面，也就是以该面法向量相对的方向去观察这个面，然后在定义三角形中顶点顺序，这在立方体中尤为重要。所以正确的顺序如下。

CUSTOMVERTEX vertices[] =
    {
        A, E, H, A, H, D, // front face
        C, G, F, C, F, B, // back face
        B, F, E, B, E, A, // left face
        D, H, G, D, G, C, // right face
        E, F, G, E, G, H, // top face
        D, C, B, D, B, A, // bottom face
    };

如果深入下去的话，backface culling 还与Transform以及coordinates相关，有时间再讨论，比如视点的位置也可能影响culling的方向，我们上面讨论的都是假定视点在Z轴负方向，视线朝向Z轴正方向的，如果视点在Z轴正方向，视线指向Z轴负方向，那么剔出的方向就正好反过来，即原来的顺时针剔除变成逆时针剔除了。