OpenGL 隐藏面花托示例绘制
在默认情况下，我们所渲染的每个点、线或三角形都会在屏幕上进行光栅化，并且会按照在组合图元批次时按指定的顺序进行排列。其中一个可能出现的问题时，前面绘制的图形可能会被后面绘制的覆盖。
例如，我们在使用默认光源着色器绘制一个花托时，代码如下：
//演示了OpenGL背面剔除，深度测试，和多边形模式
#include "GLTools.h"
#include "GLMatrixStack.h"
#include "GLFrame.h"
#include "GLFrustum.h"
#include "GLGeometryTransform.h"
#include <math.h>
#ifdef __APPLE__
#include <glut/glut.h>
#else
#define FREEGLUT_STATIC
#include <GL/glut.h>
#endif
////设置角色帧，作为相机
GLFrame viewFrame;
//使用GLFrustum类来设置透视投影
GLFrustum viewFrustum;
GLTriangleBatch torusBatch;
GLMatrixStack modelViewMatix;
GLMatrixStack projectionMatrix;
GLGeometryTransform transformPipeline;
GLShaderManager shaderManager;
//标记：背面剔除、深度测试
int iCull = 0;
int iDepth = 0;
//渲染场景
void RenderScene()
{
//1.清除窗口和深度缓冲区
//可以给学员演示一下不清空颜色/深度缓冲区时.渲染会造成什么问题. 残留数据
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
//2.把摄像机矩阵压入模型矩阵中
modelViewMatix.PushMatrix(viewFrame);
//3.设置绘图颜色
GLfloat vRed[] = { 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };
//4.
//使用平面着色器
//参数1：平面着色器
//参数2：模型视图投影矩阵
//参数3：颜色
// shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vRed);
//使用默认光源着色器
//通过光源、阴影效果跟提现立体效果
//参数1：GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT 默认光源着色器
//参数2：模型视图矩阵
//参数3：投影矩阵
//参数4：基本颜色值
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT, transformPipeline.GetModelViewMatrix(), transformPipeline.GetProjectionMatrix(), vRed);
//5.绘制
torusBatch.Draw();
//6.出栈 绘制完成恢复
modelViewMatix.PopMatrix();
//7.交换缓存区
glutSwapBuffers();
}
void SetupRC()
{
//1.设置背景颜色
glClearColor(0.3f, 0.3f, 0.3f, 1.0f );
//2.初始化着色器管理器
shaderManager.InitializeStockShaders();
//3.将相机向后移动7个单元：肉眼到物体之间的距离
viewFrame.MoveForward(7.0);
//4.创建一个甜甜圈
//void gltMakeTorus(GLTriangleBatch& torusBatch, GLfloat majorRadius, GLfloat minorRadius, GLint numMajor, GLint numMinor);
//参数1：GLTriangleBatch 容器帮助类
//参数2：外边缘半径
//参数3：内边缘半径
//参数4、5：主半径和从半径的细分单元数量
gltMakeTorus(torusBatch, 1.0f, 0.3f, 52, 26);
//5.点的大小(方便点填充时,肉眼观察)
glPointSize(4.0f);
}
//键位设置，通过不同的键位对其进行设置
//控制Camera的移动，从而改变视口
void SpecialKeys(int key, int x, int y)
{
//1.判断方向
if(key == GLUT_KEY_UP)
//2.根据方向调整观察者位置
viewFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0), 1.0f, 0.0f, 0.0f);
if(key == GLUT_KEY_DOWN)
viewFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0), 1.0f, 0.0f, 0.0f);
if(key == GLUT_KEY_LEFT)
viewFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
if(key == GLUT_KEY_RIGHT)
viewFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
//3.重新刷新
glutPostRedisplay();
}
//窗口改变
void ChangeSize(int w, int h)
{
//1.防止h变为0
if(h == 0)
h = 1;
//2.设置视口窗口尺寸
glViewport(0, 0, w, h);
//3.setPerspective函数的参数是一个从顶点方向看去的视场角度（用角度值表示）
// 设置透视模式，初始化其透视矩阵
viewFrustum.SetPerspective(35.0f, float(w)/float(h), 1.0f, 100.0f);
//4.把透视矩阵加载到透视矩阵对阵中
projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());
//5.初始化渲染管线
transformPipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatix, projectionMatrix);
}
int main(int argc, char* argv[])
{
gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH | GLUT_STENCIL);
glutInitWindowSize(800, 600);
glutCreateWindow("Geometry Test Program");
glutReshapeFunc(ChangeSize);
glutSpecialFunc(SpecialKeys);
glutDisplayFunc(RenderScene);
GLenum err = glewInit();
if (GLEW_OK != err) {
fprintf(stderr, "GLEW Error: %s\n", glewGetErrorString(err));
return 1;
}
SetupRC();
glutMainLoop();
return 0;
}
正常示例.png
渲染出来的结果如上图所示看起来是正常的，但是当我们通过方向键稍微旋转一下图形，会看到的结果如下；这是因为在不断的旋转中，在光源着色器的效果下，本来应该是背面的黑色显示到了正面。
错误示例.png
在绘制时，我们需要决定哪些部分是对观察者可见的，或者哪些部分是不可见的。这种情况叫做隐藏面消除。
正背面剔除
那么我们要如何解决这个问题呢？OpenGL通过组成图形的三角形环绕的方式区分正背面；按照逆时针顶点连接顺序的为正面，按照顺时针顶点连接顺序的为背面。随着观察者角度方向的改变，正面与背面也会跟着改变。
OpenGL的正背面剔除，可以使得我们进行背面剔除，在渲染阶段抛弃掉不可见的三角形，并且没有执行任何不恰当的光栅化操作，并且极大地提高性能。
-
开启剔除
glEnable(GL_CULL_FACE) -
关闭剔除
glEnable(GL_CULL_FACE) -
剔除方式
void glCullFace(GLenum mode) -
GLenum值GL_FRONTGL_BACKGL_FRONT_AND_BACK
解决隐藏面问题
glEnable(GL_CULL_FACE);
glFrontFace(GL_CCW);
glCullFace(GL_BACK);
在消除背面后，我们在进行旋转，如下图所示，正确渲染的对象，消除了背面三角形。
正确渲染示例.png
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