功能级别 9 硬件上的用户剪裁平面

项目
06/13/2023

从 Windows 8 开始，Microsoft 高级着色器语言 (HLSL) 支持一种语法，你可以使用该语法与 Microsoft Direct3D 11 API 一起指定功能级别9_x及更高级别的用户剪辑平面。可以使用此剪裁平面语法编写着色器，然后将该着色器对象与 Direct3D 11 API 一起使用，以在所有 Direct3D 功能级别上运行。

背景
语法
在功能级别 9 及更高级别的剪辑空间中创建剪裁平面
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背景

可以通过 IDirect3DDevice9：：SetClipPlane 和 IDirect3DDevice9：：GetClipPlane 方法访问 Microsoft Direct3D 9 API 中的用户剪辑平面。在 Microsoft Direct3D 10 及更高版本中，可以通过 SV_ClipDistance 语义访问用户剪辑平面。但在Windows 8之前，SV_ClipDistance不适用于 Direct3D 10 或 Direct3D 11 API 中的功能级别9_x硬件。因此，在Windows 8之前，访问具有功能级别9_x硬件的用户剪辑平面的唯一方法是通过 Direct3D 9 API。 Direct3D Windows 应用商店应用无法使用 Direct3D 9 API。下面我们介绍可用于在功能级别9_x及更高级别的 Direct3D 11 API 访问用户剪辑平面的语法。

应用使用剪裁平面来定义 3D 世界中的一组不可见平面，这些平面 () 所有绘制的基元中丢弃。 Windows 不会绘制任何剪裁平面的负端的任何像素。然后，应用可以使用剪裁平面来呈现平面反射。

语法

使用此语法在函数声明中将剪裁平面声明为函数属性。例如，此处我们对顶点着色器片段使用语法：

cbuffer ClipPlaneConstantBuffer 
{
       float4 clipPlane1;
       float4 clipPlane2;
};

[clipplanes(clipPlane1,clipPlane2)]
VertexShaderOutput main(VertexShaderInput input)
{
       // the rest of the vertex shader doesn't refer to the clip plane
 
       …
 
       return output;
}

顶点着色器片段的此示例表示两个剪裁平面。它表明，需要将新的 剪裁平面 属性放在顶点着色器的返回值之前的方括号内。在 剪裁平面 属性后的括号内，提供最多 6 个 float4 常量的列表，这些常量定义每个活动剪裁平面的平面系数。该示例还显示，需要使每个平面的系数驻留在常量缓冲区中。

注意

没有可用于动态禁用剪裁平面的语法。你必须重新编译一个没有 剪辑平面 属性的相同着色器，或者你的应用可以将常量缓冲区中的系数设置为零，以便平面不再影响任何几何图形。

此语法适用于任何 4.0 或更高版本的顶点着色器目标，其中包括vs_4_0_level_9_1和vs_4_0_level_9_3。

在功能级别 9 及更高级别的剪辑空间中创建剪裁平面

下面介绍如何在功能级别 9_x及更高级别的剪辑空间中创建剪裁平面。

背景阅读

Frank D. Luna 的“DirectX 10 3D 游戏编程简介”介绍了所需的图形数学背景 (第 1 章、第 2 章和第 ) 3 章，以及顶点着色器 (5.6 和 5.8 部分) 发生的各种空间和空间转换。

10Level9 功能级别

在 Direct3D 10 及更高版本中，可以在任何有意义的空间中剪裁，通常在世界空间或视图空间中。但 Direct3D 9 使用剪辑空间，即预透视分割投影空间。当顶点着色器将它们传递到图形管道中的后续阶段时，矢量位于剪辑空间中。

编写 Windows 应用商店应用时，必须使用 10Level9 功能级别 (功能级别 9_x) 以便应用可以在功能级别9_x和更高硬件上运行。由于应用支持9_x及更高功能级别，因此还必须使用在剪辑空间中应用剪裁平面的常见功能。

使用 vs_4_0_level_9_1 或更高版本编译顶点着色器时，该顶点着色器可以使用 剪裁平面 属性。 Direct3D 10 或更高版本对象具有所发出顶点的点积，该顶点积包含属性中指定的每个 float4 全局常量。 Direct3D 9 对象有足够的元数据，使 10Level9 运行时发出对 IDirect3DDevice9：：SetClipPlane 的适当调用。

剪裁平面数学

剪裁平面由具有 4 个分量的向量定义。前三个分量定义一个 x、y、z 向量，该矢量源自我们想要剪辑的空间中的原点。此向量意味着一个平面，垂直于向量并穿过原点。 Windows 将所有像素保留在平面的向量侧，并剪辑平面后面的所有像素。第四个 w 分量向后推平面，导致 Windows 剪裁较少 (负 w 导致 Windows 沿向量线剪裁更多) 。如果 x、y、z 分量构成一个单位 (规范化) 向量，则 w 将向后推平面 w 单位。

图形处理单元 (GPU) 执行的用于确定剪裁的数学运算是顶点向量 (x、y、z、1) 与剪裁平面矢量之间的简单点积。此数学运算在剪裁平面向量上创建投影长度。负点积显示位于平面剪裁侧的顶点。