这一部分我们讨论几何管道的最后一段：裁剪。分为以下几个部分：
5.1 什么是视口？
从概念上来将，一个视口就是一个二维的矩形，一个三维场景投影在这个举行中。（在Direct3D中，这个矩形存在于一个作为渲染目标的DirectDraw表面上。）投影变换将顶点变换到视口使用的坐标系统中。在Direct3D中，可以用视口来声明下面列出的特性：
裁剪空间是用来定义要显示到渲染目标表面上的部分场景的区域。如果选择的视口太小，使得场景中的一部分不可见，那么就应该裁剪掉不可见的部分，以免系统再渲染这一部分。
下面我们来讨论裁剪空间的作用和效果，以及它的用法：
我们在视口坐标系统内定以一个裁剪体。在Direc3D中定义裁剪体最好的方法是使用D3DVIEWPORT2结构，它在IDirect3DViewport3中声明。（另一个方法是使用D3DVIEWPORT结构。D3DVIEWPORT2结构比D3DVIEWPORT有更好的裁剪体的定义。）
D3DVIEWPORT2结构的dvClipX、dvClipY、dvClipWidth和dvClipHeight成员声明了一个区域，在这个区域内的顶点是可见的。这个区域相对于由D3DVIEWPORT2的dwX、dwY、dwWidth和dwHeight成员声明的目标矩形。
Direct3D使用D3DVIEWPORT2结构中设定的值构造一个矩阵，在执行裁剪测试前，这个矩阵被用于所有的顶点。矩阵如下：
上述矩阵中，所有的变量都直接来自于
D3DVIEWPORT2结构：Cx和Cy是dvClipX和dvClipY成员中的值，Cw和Ch是dvClipWidth和dvClipHeight中的值，Zmin和Zmax是dvMinZ和dvMaxZ成员的值。矩阵根据裁剪空间的属性对顶点进行缩放，并将它们安置在空间原点的周围。裁剪矩阵的值使用下面的公式来进行测试，测试失败的顶点将被裁剪掉：
公式中，
Xc、Yc、Zc、和Wc表是应用裁剪矩阵之后的顶点的坐标。大多数情况下，我们定义的裁剪空间在
x-、y-方向位于-1.0到1.0之间，z-方向在0.0到1.0之间，并且不对顶点进行缩放。这样的空间设置的D3DVIEWPORT2结构如下所示：dvClipX = -1.0;dvClipWidth和dvClipHeight都不为0是很重要的。同时，dvMinZ也不能等于dvMaxZ。裁剪体与目标矩形相对应，如下图所示：
dvClipY = 1.0;
dvClipWidth = 2.0;
dvClipHeight = 2.0;
dvMinZ = 0.0;
dvMaxZ = 1.0;
如果你使用
D3DVERTEX或D3DLVERTEX顶点——也就是说，如果Direct3D正在执行变换——那么你可以这样来设置这个结构的最后六个成员：dvClipX = -1.0f;
dvClipY = 1.0f;
dvClipWidth = 2.0f;
dvClipHeight = 2.0f;
dvMinZ = 0.0f;
dvMaxZ = 1.0f;
注意：向上例那样设置视口的值不能说明视口的高宽比例。尽管很少使用视口参数来缩放视口的高宽比，但是投影矩阵对于这一任务来说的确是一个很精确、很灵活、很清晰的平台。使用投影矩阵来设置视口高宽比的详细内容见“什么是投影变换？”。
如果你使用
D3DTLVERTEX顶点——也就是说，如果程序正在处理变换和光线——，那么你也可以设置裁剪空间。如果数据的x-和y-坐标已经与像素相匹配，就可以向下面这样来设置D3DVIEWPORT2的最后六个成员：dvClipX = 0;
dvClipY = 0;
dvClipWidth = dwWidth;
dvClipHeight = dwHeight;
dvMinZ = 0.0f;
dvMaxZ = 1.0f;
程序可以使用由
D3DVIEWPORT2的dwX、dwY、dwWidth和dwHeight成员定义的矩形来进行裁剪。在使用D3DTLVERTEX顶点时，D3DVIEWPORT2中的剪切成员（以dvClip开头）会被忽视，但是系统仍然认为它们有效，所以程序还必须为它们提供合理的值。如果你不需要这一裁剪，可以在调用IDirect3DDevice3::DrawPrimitive或IDirect3DDevice3::DrawIndexedPrimitive时声明D3DDP_DONOTCLIP。5.3 视口缩放 D3DVIEWPORT2结构的dwX、dwY、dwWidth和dwHeight成员使用的尺寸用来定义渲染目标表面上的视口的位置和大小。这些值是基于屏幕坐标的，原点在左上角。 Direct3D使用视口的位置与大小来对顶点进行缩放，使一个被渲染的场景在目标表面上能由一个适当的位置。在内部，Direct3D将这些值插入一个矩阵，这个矩阵应用于每一个顶点。矩阵如下：
这个矩阵根据视口的大小简单的对顶点进行缩放，并将它们平移到目标表面上合适的位置。（这个矩阵将
y-坐标“翻转”，使原点在左上角，y-坐标向下增长。）使用了这个矩阵之后，顶点仍然是齐次的（homogeneous）——也就是说，它们仍然是[x,y,z,w]顶点——并且在进行光栅之前必须将它们转换成非齐次坐标（non-homogeneous coordinate）。这一操作要通过简单的分割（division）来实现，见“光栅”。5.4 使用视口
下面我们详细讨论创建、运行和删除视口。
5.4.1 准备使用视口
在Direct3D中设置一个视口,需要一下步骤:
创建视口，使
Direct3D分配内部数据结构来包含视口的属性。详细内容见“创建视口”。在视口和设备间建立联系；设备将视口加入一个内部的视口列表中。可以对这个设备调用
IDirect3DDevice3::NextViewport方法来打开当前的视口。详细内容见“将视口加入设备”。对视口的操作结束之后，可以从设备的视口列表中将它删除。详细内容见“删除视口”。
5.4.2 创建视口
调用IDirect3D3::CreateViewport方法创建视口对象。调用中需要一个有效的LPDIRECT3D3指针，如下例中的lpD3D2：
HRESULT hr; |
创建了一个视口后，要将它加入设备。
5.4.3 将视口加入设备
调用IDirect3DDevice3::AddViewport方法将视口加入设备的视口列表。
return hr; else { // Set the viewport properties. } |
将视口加入设备之后，要设置视口裁剪空间。
5.4.4 设置视口裁剪空间
要设置视口裁剪空间，要初始化和设置它的裁剪值。通常，视口被设置为在整个表面进行渲染，并且要校正高宽比。可以使用下面的方法来设置D3DVIEWPORT2的成员：
memset(&viewData, 0, sizeof(D3DVIEWPORT2));
viewData.dwSize = sizeof(D3DVIEWPORT2);
viewData.dwX = 0;
viewData.dwY = 0;
viewData.dwWidth = width;
viewData.dwHeight = height;
viewData.dvClipX = -1.0f;
viewData.dvClipY = 1.0;
viewData.dvClipWidth = 2.0f;
viewData.dvClipHeight = 2.0f;
viewData.dvMinZ = 0.0f;
viewData.dvMaxZ = 1.0f;
设置完后，调用
IDirect3DViewport3::SetViewport2方法将D3DVIEWPORT2结构应用于视口对象。
|
如果调用成功，就可以使用视口了。如果需要改变视口的值，可以简单的更新
D3DVIEWPORT2结构的值，并再次调用SetViewport2。 IDirect3DViewport3有两种方法来声明一个视口裁剪空间，见“裁剪空间”。 5.4.5 删除视口对于一个给定设备，如果不再需要视口了，首先要删除与它相关的灯光和材质，然后调用IDirect3DDevice3::DeleteViewport将它从设备的视口列表中删除。DeleteViewport用IDirect3DViewport3接口的地址作为为一个参数。（如果你正在使用执行缓冲，可以调用IDirect3DDevice::DeleteViewport方法，它将IDirect3Dviewport接口的地址作为参数。）
删除一个视口，仅仅是将它从设备的视口表中移走；它不会释放视口对象本身的资源。要彻底将视口清除掉，可以调用IUnknown::Release方法。
5.4.6 清空视口
清空视口操作不仅将渲染目标表面上的视口矩形的内容清除，同时（如果声明的话）也将深度和模板缓冲表面的内容清除。通常，再渲染一个新框架之前要清空视口，以确保图形和其他数据已经准备好接受新的渲染对象而不是旧的。
IDirect3DViewport3接口提供了IDirect3DViewport3::Clear和IDirect3DViewport3::Clear2方法来进行不同方法的清空视口操作。这两种方法都接受一个或多个要清空的矩形。有时，当进行渲染的场所包括了贯穿整个视口矩形的运动时，比如在一个第一人称视角的三维游戏中，我们可能想要在每一帧都清空整个视口。这时，可以将 dwCount参数设为1，将lpRects参数设置为一个覆盖整个视口区域的单独矩形的地址。
注：DirectX 5.0允许将背景材质（background materials）与纹理联合使用，将视口清空为一个纹理，而不是一个简单的颜色。这一特性很少使用，也不是特别有效。DirectX 6.0新加的接口不接受纹理句柄，也就不能将视口清空为一个纹理。现在，程序必须人工绘制背景。因此，很少需要清空渲染目标表面上的视口了。只要程序清空深度缓冲，渲染表面上所有的像素都会被冲掉改写。
在某些情况下，可能只要对渲染目标表面和深度缓冲的一部分进行进行渲染。清空函数也允许只通过一次调用来清空表面上的多个区域。要完成这样的任务，就要将dwCount参数设置为想要清空的矩形的编号，并且将lpRects参数声明为矩形队列中第一个矩形的地址。
Clear函数有不同的特性和行为。如果将dwFlags参数声明为D3DCLEAR_TARGET标志，IDirect3DViewport3::Clear方法可以将视口清空为一个背景材质的颜色；如果包括D3DCLEAR_ZBUFFER标志，它也可以将z-buffer清空为“最深”的颜色值（1.0）。这个方法需要程序调用IDirect3DViewport3::SetBackground来设置一个背景颜色。Clear函数不能清空模板缓冲。
IDirect3DViewport3::Clear2方法提供了更大的灵活性，也提高了易用性，还支持在深度缓冲中清空模板位（stencil bit）。Clear2接受dwFlags参数中的两个与先前版本同样的标志，但是结果有少许变化，还加入了支持模板的新标志。如果程序包含了D3DCLEAR_TARGET标志，Clear2会使用dwColor参数提供的RGBA颜色（不是材质颜色）来清空视口。如果包含了D3DCLEAR_ZBUFFER标志，它会用dvZ中声明的一个深度值来清空深度缓冲：0.0表示最近距离，1.0表示最远距离。包含了新的D3DCLEAR_STENCIL标志，可以将模板位重新设置为dwStencil参数提供的值：它的范围从0到2n-1，n使模板缓冲的位深。
5.4.7 人工变换顶点
在Direct3D程序中，可以使用三种不同的顶点：
在渲染之前不对顶点进行变换和光线处理的程序使用
D3DVERTEX顶点（或者一个等价的可塑(flexible)顶点格式）。尽管声明了光线参数和变换矩阵，Direct3D仍然要进行运算。
使用
D3DLVERTEX顶点（或等价的可塑(flexible)顶点格式）
使用D3DTLVERTEX顶点（或等价的可塑(flexible)顶点格式）。这些顶点会跳过几何管道的变换部分，但是如果需要的话可以被系统裁剪。如果程序自己裁剪顶点，那么在调用渲染方法时可以通过声明D3DDP_DONOTCLIP标志来得到最好的性能。如果你要使用Direct3D来进行裁剪，则要省略D3DDP_DONOTCLIP标志。注意：如果需要Direct3D来裁剪经过变换和光线处理的顶点，那么系统将它们先变换到摄像机空间进行裁剪，然后在变换回屏幕空间，这样会增加系统开销。
Direct3D有两种方法将简单的顶点类型变换为复杂的顶点类型：TransformVertices方法——一种老方法；和顶点缓冲——DirectX 6.0中提出的新方法。后一种方法最为有效。
使用IDirect3DViewport3::TransformVertices方法可以将D3DVERTEX和D3DLVERTEX顶点类型变换到D3DTLVERTEX类型描述的屏幕坐标系中。
TransformVertices使用当前的矩阵（调用IDirect3DDevice3::SetTransform方法设置的矩阵）来执行变换。如果你只想变换而不必渲染一组顶点时，可以使用TransformVertices方法。例如，你可能提供两个顶点，它们定义了一个边界和的两个相反的角。如果这两个顶点都被裁剪掉了，那么你可能放弃这个模型的更进一步处理。 TransformVertices不执行光线操作。如果使用它来处理D3DVERTEX顶点，那么得到的D3DTLVERTEX顶点的散射和镜面分量将不正确。同样的，如果使用D3DLVERTEX顶点，那么每一个顶点的散射和镜面分量在TransformVertices方法处理之后将不会发生变化。尽管自己管理变换要比调用
IDirect3DViewport3::TransformVertices方法快，但是执行你自己的变换引擎也会耗费时间，所以使用TransformVertices方法是相当快的。如果你想要得到比使用D3DVERTEX或D3DLVERTEX顶点时更多的对几何管道的控制，而又不想开发自己的变换引擎，那么使用TransformVertices方法是一个好的折衷方案。注：程序经常使用TransformVertices来执行可见性检测，这是因为它的调用能够返回相关的 D3DTRANSFORMDATA结构中的裁剪信息。但是调用IDirect3DDevice3::ComputeSphereVisibility方法能够得到性能最好的可见性检测。
顶点缓冲用来处理成批的顶点和进行快速渲染。它提供了IDirect3DVertexBuffer::ProcessVertices方法来执行顶点变换；它通常比TransformVertices方法要快。ProcessVertices只接受没有经过变换的顶点，并且可以对顶点随意地进行光线和裁剪处理。光线处理在调用ProcessVertices方法时进行，而裁剪在渲染时才进行。
处理完顶点之后，就可以使用渲染方法来渲染顶点了，也可以通过锁定顶点缓存来直接访问顶点。
经过
Direct3D几何管道之后，顶点经过变换、裁剪和缩放，已接近准备好送往光栅而绘制到屏幕上。但此时，顶点仍然是齐次的（homogeneous），并且光栅希望以x-、y-和z-坐标的形式得到顶点，同时还要求RHW——齐次w的倒数（reciprocal-of-homogeneous-w）。Direct3D将x-、y-和z-坐标与w-坐标分离，使齐次顶点转换为非齐次顶点，并利用w-坐标的倒数来得到RHW值：Xs=X/W
Ys=Y/W
Zs=Z/W
RHW=1/W
得到的结果被传送给光栅。光栅用x-和y-坐标作为屏幕的坐标，用z-坐标作为深度信息。RHW值可以有多种用途：可以用来计算雾化效果，执行透视校正纹理映射，用于w-buffering。