背景：

这是Delphi 3D 的3D Engine Dev.系列tutorial。（{域名已经过期}）

This site is written and maintained by Tom Nuydens.

从基本的view system到高级的PVS(Possible Visible Set)，LOD(Level of Detail)都有介绍，难能可贵的是写的深入浅出，别以为Tom Nuydens是某个传奇人物，他22岁，也是刚刚大学毕业，真是不尽牛人滚滚滚来啊！

 我的翻译：

我最近在看Computer Graphics ，搜到这个站，发现很有用，所以本着learning by doing && share && just for fun的态度翻译(欢迎指正)，并加上了一些我的理解和一些Expand（Maths ,some new figures etc.）。

[声明]：本文内容取自{域名已经过期} 网站上的3D Engine Dev. 栏目，其著作权归原著者本人所有。译者在未经原著者本人同意的情况下翻译本文。本翻译内容仅供自学和参考用，请所有阅读过本文的人不要擅自转载、传播本翻译内容；下载本翻译内容的人请在阅读浏览后，立即删除其备份。译者对违反上述两条原则的人不负任何责任。特此声明。

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Portal Rendering

上一节介绍了Visibility Determination 算法。这一次详细讨论一下Portal Rendering 算法。

1.基本Portal Rendering算法
要进行Portal Rendering 的第一步就是把你的空间分成凸子空间，这些子空间由Portal互相连接。绘制时，从观察者所处的子空间开始，如果这些子空间里有Portal并且可见的话，就先处理Portal后面的子空间。从一个子空间绘制另一个子空间时，Portal将用于其他Portal的剪裁。下面的几幅图可以使你更容易理解上面的算法：

黑色的轮廓就是你所在的房子。蓝色线段是Portals。第一幅图中对Portals编了号。红点表示观察者，箭头所指为视线方向。绿线表示视野（field of view）。现在第一步，观察者面对一面墙，左边可以看见1号Portal，那么就要先处理portal 后面的子空间。于是，调整视野，透过Portal 1不能看到的多边形都被删除。调整后的视野里，portal 2，portal 3都可见。如果先处理portal 3，由于portal 3后面没有其他portal，所以绘制该子空间即可。然后，继续处理portal 2，同样只需绘制portal 2后面的子空间即可。处理完portal 1后面的所有portal，回到最开始时观察者所在的子空间，该空间只有一个
portal -----portal 1，于是绘制该空间即可。

上面这个例子只是为了解释基本算法，不是一个能显示优越性的好例子，因为绘制了所有的子空间：（。现在来看一个能减少需要绘制的子空间的例子：

按着算法走一遍，你就会发现无论朝哪边看，大多数子空间不会绘制。(Note: 将portal和field of view剪裁，
或者portals之间剪裁，还将进一步减少需要绘制子空间的数量 。)

2. Sector Subdivision（子空间划分）
Portal Rendering 中最重要的问题就是－－－－你该把Portal们摆在那里。“子空间是凸子空间（Convex subsector）”这个要求将产生过多的portals。于是，你需要一种能自动摆放portals的方法，要是办不到的话，就需要考虑一下凹子空间了：（。为什么我们需要凸子空间呢？因为，凸子空间可以不经过多边形排序，随便什么顺序绘制多边形，一个都不会盖着另一个。用凹子空间将大量减少portals。（想一下一个房间里摆着一个凸20面体的情况，就可以体会两种类型的子空间所带来的差别了。）

在Untitled-3D（Tom Nuydens的3D Engine）中，我将采用凹子空间。当然，如果用凹子空间和透明表面（指Portal）的话，免不了多边形排序－－－－你画之前总得知道多边形从后向前的顺序。这就是为什么Untitled-3D 中每个子空间都需要建一棵BSP树的原因。这听起来挺复杂的，但是用这种方法，portal的数量可以减少到可以用“手工摆放”来完成的程度。如果你必须使用自动摆放portal，你其实有很多选择。常用的是用一个叶-BSP(多边形存在叶节点中而非中间节点，与之相对的是Node-BSP)，叶节点中的多边形搭成一个凸子空间。

感兴趣的话可以参考{域名已经过期}的Harmless' colum，另外{域名已经过期}也有一些有用的文章。

3.Ploygon sorting(多边形排序)
要是采用凹子空间的话，多边形排序少不了的。上面已经提到Untitled 3D采用BSP树来表示每个子空间。但是要处理移动的物体时就得多费点神了：这类物体并不包含在BSP中－－－因为要是这样的话，需要实时构建BSP树，复杂空间BSP树的构建是件极费时的事（若干小时：（.......）。通常运动物体的多边形排序，采用简单的Z-buffer。但是还是得当心，步骤大致如下：
－遍历BSP树，绘制不透明多边形。
－绘制移动物体。
－标记Z-buffer为只读（用glDephtMask()）
－再次遍历BSP树，只绘制透明多变形
－re-enable Z-buffer
这样，一切就都OK了。是吗？还有一点：你的移动物体不能透明。这通常不是什么问题－－－－比如，如果你想用精灵（Sprite）表现射击效果（想象一下Plasma Gun射击时，那一片漂亮的蓝光，不过据我观察Quake里的Plasma Gun的子弹好像不是采用精灵：（，姑且当它是吧：）），一个精灵就一个多边形，排序不会带来麻烦。

4. Conclusion（小结）
基本的Portal Renderign 算法离实用还差的远，有待提高。
采用凹子空间可以解决portals过多的问题，你也就用不着挖空心思去找一个合理自动摆放portals的方法了。但是同时带来了多边形排序的问题，我也讨论到了一些排序的方法。

Next Time，Part 3 Data Structures for 3D Engine。