OpenGL 基础渲染（深度测试）

OpenGL 基础渲染（正背面剔除） - 简书

在上文案例使用了正背面剔除后，出现了新的问题。如下图所示，那我们要如何解决这个问题呢。这个问题出现的原因是，无法区分那个图层在前，OpenGL 提供了另外一种高效消除隐藏面的技术，它叫做深度测试。

正背面剔除后.png

深度测试

深度

在绘制一个像素A时，有一个Z值表示它到观察者的距离，这个值其实就是深度。

当另外一个像素B需要在屏幕上的同样位置绘制时，新像素B将与已经存储的像素A的Z值进行比较。如果新像素B相对观察者更近，则覆盖原像素点A。

深度缓冲区

在OpenGL内部，这个任务是通过深度缓冲区实现的，它在显存中存储了屏幕上每个像素的深度值。深度缓冲区默认值是1.0，表示最大的深度值。深度值的范围是[0,1]之间。

• 申请深度缓冲区

  glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH);
  

• 清空深度缓冲区（恢复默认1.0）

  glClear(GL_DEPTH_BIT)
  

深度测试操作

• 开启深度测试

  glEnable(GL_DEPTH_TEST)
  

• 关闭深度测试

  glDisable(GL_DEPTH_TEST)
  

深度测试解决隐藏面

• 监听右键弹出菜单

   glutCreateMenu(ProcessMenu);
  

• 在弹出菜单回调中，设置是否开启深度测试

  ProcessMenu

   //右键菜单栏选项
   void ProcessMenu(int value)
   {
      switch(value)
      {
          case 1:
              iDepth = !iDepth;
              break;
      }
      glutPostRedisplay();
   }
  

• 在重塑函数中，判断开启深度测试

  setupRC

    //根据设置iDepth标记来判断是否开启深度测试
    if(iDepth)
        glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    else
        glDisable(GL_DEPTH_TEST);
  

• 下图为开启深度测试后的效果

  深度测试后.png

z-fighting

虽然深度测试解决渲染问题并提供性能。但是当两个几何图形绘制到同一位置时，会导致渲染冲突。这种情况通常称为z-fighting（Z冲突）。

多边形偏移

OpenGL 提供了一个glPolygonOffset模式使得我们可以调节片段的深度值，使得深度值产生偏移而不实际改变3D空间中的物理位置，从而解决z-fighting的情况。

• 启用多边形偏移（填充几何图形）

  glEnable(GL_POLYGON_OFFSET_FILL)
  

• 启用多边形偏移（填充点）

  glEnable(GL_POLYGON_OFFSET_POINT)
  

• 启用多边形偏移（填充线）

  glEnable(GL_POLYGON_OFFSET_LINE)
  

• 指定偏移量

  void glPolygonOffset(GLfloat factor, GLfloat units);
  

• 关闭多边形偏移

  glDisable(GL_POLYGON_OFFSET_FILL)
  

  应用到片段上的总偏移可以通过下面的方程式表示。其中DZ是深度值相对于多边形屏幕区域的变换量，r则是使深度缓冲区产生变换的最小值。