一、正面剔除

在绘制3D场景的时候,我们需要决定哪些部分是对观察者可见的,或者哪些部分是对观察者不可⻅的.对于不可见的部分,应该及早丢弃.例如在⼀个不透明的墙壁后,就不应该渲染.这种情况叫做”隐藏⾯消除”(Hidden surface elimination).

立方体中的正背面

任何物体都有两面性,正面和背面,而观察者只能看到一个面.OpenGL可以通过分析顶点数据的顺序检测到面向观察者的面从而渲染他们,丢弃背面的渲染.这样可与节约片元着色器的性能.

正背面的定义

正面:按照逆时针顶点连接顺序的三角形面
反面:按照顺时针顶点连接顺序的三角形面

分析

左侧三角形顶点顺序为: 1—> 2—> 3 ; 右侧三角形的顶点顺序为: 1—> 2—> 3 - 当观察者在右侧时，则右侧的三角形方向为逆时针方向则为正面，左侧的三角形为顺时针为背面
当观察者在左侧时，则左侧的三角形方向为逆时针方向为正面，右侧的三角形为顺时针为背面

总结

正面和背面是由三角形的顶点定义顺序和观察者的方向共同决定的，随着观察者的角度方向改变，正面背面也会跟着改变

设置正背面消除

开启表面剔除（默认是背面剔除）

void glEnable(GL_CULL_FACE)

关闭表面剔除

 void glDisable(GL_CULL_FACE)

用户选择剔除哪个面（正面/背面）

/* mode 枚举类型
GL_BACK //剔除背面,默认值
GL_FRONT//剔除正面
GL_FRONT_AND_BACK //剔除正背面
*/
void glCullFace(<#GLenum mode#>)

具体实现代码如下

  //例如,剔除背⾯实现(1)
    glCullFace(GL_BACK);
    glFrontFace(GL_CW);
    //例如,剔除正⾯实现(2)
    glCullFace(GL_FRONT);
    //以下两行是默认的，可以不写
    glFrontFace(GL_CCW);
    glCullFace(GL_BACK);

效果展示

正面剔除效果

二、深度测试

正面剔除之后的我们发现图像旋转的时候缺了一块,这是OpenGL中并不能清除的区分，两个图层谁显示在前，谁显示在后，由此导致甜甜圈产生了缺口。

深度

深度是指OpenGL坐标系中，像素点的Z坐标距观察者的距离

深度与图形中像素点的Z坐标有如下关系：

如果观察者在Z轴的正方向，Z值越大则越靠近观察者
如果观察者在Z轴的负方向，Z值越小则越靠近观察者

深度缓冲区（Depth Buffer）

深度缓存区是指一块专门内存区域，存储在显存中，用于存储屏幕上所绘制图形的每个像素点的深度值

深度值越大，离观察者越远
深度值越小，里观察者越近

深度缓存区原理

将深度值与屏幕上的每个像素点进行一一对应，然后将深度值存储到深度缓冲区。

在深度缓存区中，每个像素点只会记录一个深度值
深度缓冲区的范围是[0, 1]之间，默认值是1.0，表示深度值的最大值

深度测试开启和关闭

  if(iDepth) {
        glEnable(GL_DEPTH_TEST);
     } else {
//深度测试的开启，在绘制完成后，都需要关闭glDisable(GL_DEPTH_TEST);
        glDisable(GL_DEPTH_TEST);
  }

三、Z冲突(Z-Fighting，闪烁问题)

开启深度测试后，由于深度缓冲区精度有限制，导致深度值在误差极小时，OpenGL出现无法判断的情况，导致出现画面交错闪现的现象，例如下图

其问题产生的主要原因是由于图形靠的太近，导致无法区分出图层先后次序，针对该问题，OpenGL提供了一种多边形偏移（Polygon Offset）方案

具体代码如下

//1. 在绘制前，开启多边形偏移
glEnable(GL_POLYGON_OFFSET_FILL)
//2. 指定偏移量,参数一般填 -1 和 -1
glPolygonOffset(-1.0,-1.0);
//3. 绘制完成后关闭多边形偏移
glDisable(GL_POLYGON_OFFSET_FILL)