java如何在OpenGL中对半透明三角形排序？

Question

我正在用OpenGL写一个3D游戏。渲染半透明三角形时出现排序问题。我知道它们需要分类，但如何分类呢？我不想使用BSP树（如果我想更改对象的位置，那么我需要重建树。）和OIT算法（性能昂贵）。我想按“覆盖率”对它们进行分类

我有两个半透明的三角形，我用透视相机把它们投射到屏幕上

视口：0、0、1280、720

例如

[正确排序]黑色三角形覆盖绿色三角形

[排序不正确]绿色三角形覆盖黑色三角形

为了清楚地看到排序瑕疵，图像中的三角形是不透明的

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我对这个问题的解决方案

将这些三角形的顶点转换为屏幕空间坐标，并通过插值z坐标进行比较，但在我的图像中，你可以看到黑色三角形的一个坐标在视口之外，因此这个坐标很奇怪（类似于：-2896；1423；1.169），我无法在黑色三角形上插值z坐标

如何转换为屏幕空间坐标

1. 用MVP矩阵变换三角形顶点
2. 执行透视图分割
3. 转换到屏幕空间

MVP矩阵变换

public Vector4f transform(Vector4f vector) {
    float x = m00 * vector.x + m10 * vector.y + m20 * vector.z + m30 * vector.w;
    float y = m01 * vector.x + m11 * vector.y + m21 * vector.z + m31 * vector.w;
    float z = m02 * vector.x + m12 * vector.y + m22 * vector.z + m32 * vector.w;
    float w = m03 * vector.x + m13 * vector.y + m23 * vector.z + m33 * vector.w;

    return new Vector4f(x, y, z, w);
}

观点分歧

public Vector3f perspectiveDivide() {
    float wInverse = 1.0f / w;
    return new Vector3f(x * wInverse, y * wInverse, z * wInverse);
}

转换到屏幕空间

public void toScreenCoords(int width, int height) {
    x = (x * 0.5f + 0.5f) * width;
    y = (y * 0.5f + 0.5f) * height;
    z = (z + 1.0f) * 0.5f;
}

我是怎么做到的

Vector4f clipspace = mvp.transform(triangle_vertex);
Vector3f ndc = clipspace.perspectiveDivide();
Vector3f screenspace = ndc.toScreenCoords(1280, 720);

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我做错了什么？为什么在视口外进行坐标变换会很奇怪？如何获得视口外的正确坐标

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---编辑---

我发现如果三角形的一个坐标在视口外，那么三角形必须被分成两个

但是如何使用剪辑空间坐标和剪辑平面将三角形一分为二呢

Answer 1

正确排序（半透明）三角形的快速简便解决方案

我称之为“假投影排序”。 如果可以假设三角形不会相交，那么只需检查三角形（黑色或绿色）是否与四面体相交（从绿色三角形的黑色到相机位置的坐标）

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一个例子

第一个三角形坐标：

0.0, 0.0, 5.0
0.0, 5.0, 5.0
5.0, 5.0, 5.0

第二个三角形坐标：

0.0, 0.0, 5.0
5.0, 0.0, 5.0
5.0, 0.0, 5.0

摄像机位置

1.15, 5.8, 5.5

然后，四面体坐标将是来自三角形（例如，第一个）和相机位置的坐标

0.0,  0.0, 5.0  // First coordinate from the first triangle
0.0,  5.0, 5.0  // Second coordinate from the first triangle
5.0,  5.0, 5.0  // Third coordinate from the first triangle
1.15, 5.8, 5.5  // Camera position

最后一件事是检查第二个三角形是否与四面体相交。如果第二个三角形相交，则它覆盖第一个三角形。如果使用第二个三角形的坐标创建四面体，则需要检查第一个三角形的交点，而不是第二个三角形

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注释

不要使用Java中的TreeSet或TreeMap来比较使用“伪投影排序”的三角形，这可能会产生不正确的排序