Unity中模拟老式3D游戏逐多边形裁剪的问题求助

我尝试模拟老式3D游戏的逐多边形裁剪效果，采用退化三角实现后，相机视角正常时功能正常，但视角偏离时出现异常：绿色面是预期效果（三角形被完全裁剪），红色面却全部贴在屏幕中心，动画如下：

相关Shader代码：

Shader"PerPolygonClipping"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
        _Distance ("Distance", Float) = 1.0
    }
    SubShader
    {
        Tags
        {
            "RenderType"="Opaque"
        }
        LOD 100

        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #include "UnityCG.cginc"

            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
                fixed4 color : COLOR;
            };

            struct v2f
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 vertex : SV_POSITION;
                fixed4 color : COLOR;
            };

            sampler2D _MainTex;
            float4 _MainTex_ST;
            float _Distance;

            v2f vert(appdata v)
            {
                v2f o;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);

                const float3 world_position = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
                const float distance = length(world_position - _WorldSpaceCameraPos);
                float difference = _Distance - distance;
                
                if (difference < 0)
                {
                    o.color = fixed4(1, 0, 0, 1);
                }
                else if (difference > 0)
                {
                    o.color = fixed4(0, 1, 0, 1);
                }
                else
                {
                    o.color = fixed4(0, 0, 1, 1);
                }

                o.vertex *= step(0, difference);
                return o;
            }

            fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
            {
                fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
                col *= i.color;
                return col;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

问题分析与修复建议： #

• 核心问题：当前代码通过o.vertex *= step(0, difference)将域外顶点直接缩到NDC原点（对应屏幕中心），导致整个三角形被拉到中心，而非正确裁剪到指定距离的球面边缘。

• 修复方案1：顶点投影到裁剪球面
  把域外顶点移动到相机与该顶点连线、距离相机_Distance的位置，而非缩到原点。修改顶点着色器中的处理逻辑：

  const float3 camToVertex = world_position - _WorldSpaceCameraPos;
  const float distance = length(camToVertex);
  float difference = _Distance - distance;
  
  if (difference < 0) {
      // 将顶点投影到距离相机_Distance的球面上
      float3 direction = normalize(camToVertex);
      float3 clippedWorldPos = _WorldSpaceCameraPos + direction * _Distance;
      o.vertex = UnityWorldToClipPos(clippedWorldPos);
      o.color = fixed4(1, 0, 0, 1);
  } else {
      o.color = fixed4(0, 1, 0, 1);
  }
  

• 修复方案2：几何着色器处理三角裁剪
  若要实现真正的逐多边形裁剪（处理部分在域内的三角形），顶点着色器无法完成三角分割，需使用几何着色器：

  1. 在几何着色器中接收三角形的三个顶点
  2. 判断每个顶点是否在裁剪域内
  3. 对跨域的三角形进行分割，生成新的退化或有效三角形输出

• 修复方案3：利用硬件裁剪平面
  定义自定义裁剪平面，通过clip()函数在片元着色器中裁剪，或在顶点着色器中传递裁剪因子，让硬件自动处理裁剪。这种方式性能更优，适合大多数场景。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者aybe