这个问题是我第一次接触3D开发就有的疑问,最近在看《游戏引擎架构》(Game Engine Architecture),在书中找到了答案。
三角网格(Triangle Mesh),游戏开发者会使用三角形网格来建模。三角形是表面的分段线性逼近,如果用多条相连的线段分段逼近一个函数或曲线。
实时渲染之所以选用三角形,是因为三角形有以下的优点:
- 三角形是最简单的多边形,少于3个顶点就不能成为一个表面;
- 三角形必然是平坦的,含4个或以上的顶点的多边形,不一定平坦,三个点确定一个平面,多余的点可能在这个面之上或者之下;
- 三角形经多种转换之后,仍然是三角形,这对于仿射转换和透视转换也成立。最坏的情况下,从三角形的边去看,三角形会退化为线段。在其它角度观察,仍能维持是三角形;
- 几乎所有商用图形加速硬件都是为三角形光栅化而设计的。
三个点才能构成一个平面,而且仅有三个面才能保证面是平的,多一个点不能保证面是平的,少一个点不能构成一个平面,所以不多不少正好是三个。
通常会使用“三角形/秒”作为CPU性能的一项重要指标。如果你有兴趣,不妨读一读知乎专栏上的这篇文章《GPU原理解密(一)画个三角形居然这么难》
https://zhuanlan.zhihu.com/p/20918974
在3D模型中,通常面数越多(也就是三角形的数量),模型越精细,反之则越粗糙(根据面数多少也就有了高模与低模之分) ——(如下图所示)
(图片来源:http://www.atangeo.com/examples/horse)
所以从视觉和美术的角度来看,面数当然是多多益善,但是从程序和性能的角度来看,面数是越少越好,少即意味着运算量变小,渲染速度会更快、耗电量都降低不少,所以需要平衡。