D3D12绘制矩形为何需采用'N'形顶点顺序？

在D3D12中绘制矩形时，只有采用“N”形顶点顺序才能正确渲染出完整矩形，以下是两种顶点顺序的代码及对应结果：

第一种：常规矩形顶点顺序 #

代码：

struct GRS_VERTEX
{
    XMFLOAT4 Position;
    XMFLOAT4 Color;
};

GRS_VERTEX stTriangleVertices[] =
{
    { { -0.75f, -0.75f, 0.0f ,1.0f }, { 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f } }, // 左下
    { { -0.75f, 0.75f, 0.0f ,1.0f  }, { 0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f } }, // 左上
    { { 0.75f, 0.75f, 0.0f  ,1.0f }, { 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f } }, // 右上
    { { 0.75f, -0.75f, 0.0f  ,1.0f }, { 0.0f, 0.0f, 0.25f, 1.0f } } // 右下
};

// ...

pICMDList->DrawInstanced(4, 1, 0, 0);

对应渲染结果：仅显示右上三角形（半个矩形）

第二种：“N”形顶点顺序 #

代码：

struct GRS_VERTEX
{
    XMFLOAT4 Position;
    XMFLOAT4 Color;
};

GRS_VERTEX stTriangleVertices[] =
{
    { { -0.75f, -0.75f, 0.0f ,1.0f }, { 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f } }, // 左下
    { { -0.75f, 0.75f, 0.0f ,1.0f  }, { 0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f } }, // 左上
    { { 0.75f, -0.75f, 0.0f  ,1.0f }, { 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f } }, // 右下
    { { 0.75f, 0.75f, 0.0f  ,1.0f }, { 0.0f, 0.0f, 0.25f, 1.0f } } // 右上
};

// ...

pICMDList->DrawInstanced(4, 1, 0, 0);

对应渲染结果：完整矩形

核心原因分析 #

1. 图元拓扑类型 #

你的代码默认使用D3D_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLESTRIP（三角带）拓扑，这种模式会将连续顶点自动组合为三角形：

• 第1个三角形：顶点0→1→2
• 第2个三角形：顶点1→2→3（三角带会自动翻转奇数位三角形的环绕顺序，保证正面一致性）

2. D3D默认的正面规则与背面剔除 #

Direct3D默认遵循以下规则：

• 顺时针环绕的三角形判定为正面
• 默认开启背面剔除（D3D12_CULL_MODE_BACK），仅渲染正面三角形，丢弃背面三角形

第一种顺序的问题

常规矩形顺序生成的两个三角形：

• 三角形0→1→2：从屏幕视角看为逆时针环绕，属于背面，被剔除
• 三角形1→2→3：顺时针环绕，属于正面，被保留
  最终仅显示半个矩形

第二种“N”形顺序的合理性

“N”形顺序生成的两个三角形：

• 三角形0→1→2：顺时针环绕，正面，被保留
• 三角带自动翻转第二个三角形的顺序为3→2→1，从屏幕视角看仍为顺时针环绕，正面，被保留
  两个三角形拼接后形成完整矩形

其他解决思路 #

• 若想使用常规矩形顶点顺序，可将图元拓扑修改为D3D_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLELIST，并手动提供两个独立三角形的顶点（比如0→1→2、0→2→3）
• 也可关闭背面剔除（设置D3D12_CULL_MODE_NONE），但会增加不必要的渲染开销，不推荐

内容的提问来源于stack exchange，提问作者DGAF