03、OpenGL隐藏面消除

在渲染过程中可能产生的问题

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见的。不可见的部分，应该尽早的抛弃掉。例如一个不同的墙壁后，就不应该渲染。这种情况叫作隐藏面消除（Hidden surface elimination）

油画算法（基本不使用这种方法，也不推荐）

• 先绘制场景中离观察者较远的物体，再绘制较劲的物体。
• 例如下面的例子，绘制顺序：红色->黄色->灰色，即可解决隐藏面消除的问题

油画法.png

油画算法的弊端

• 使用油画算法，只要将场景按照物理距离观察者的距离远近排序，由远及近的绘制即可。如果三个三角形是叠加的情况，油画算法将无法处理。

三角形叠加.png

正背面剔除

• 解决问题
  • 如何告诉OpenGL 你绘制的图形,哪个面是正面,哪个面是背面?
  • 通过分析顶点数据的顺序。
• 分析顶点顺序

分析顶点顺序.png

• 正面/背面区分
  • 正面：按照逆时针顶点连接顺序的三角形面
  • 背面：按照顺时针顶点连接顺序的三角形面
• 解析立方体中的正背面

正方体的正背面.png

• 分析
  • 左侧三⻆形顶点顺序为: 1—> 2—> 3 ; 右侧三⻆形的顶点顺序为: 1—> 2—> 3 .
  • 当观察者在右侧时,则右边的三角形方向为逆时针方向则为正面,而左侧的三⻆形为顺时针则为背面
  • 当观察者在左侧时,则左边的三⻆形方向为逆时针方向则为正面,而右侧的三角形为顺时针则为背面
• 总结
  • 正面和背面是有三角形的顶点定义顺序和观察者方向共同决定的.随着观察者的角度方向的改变,正面背⾯也会跟着改变

代码

• 开启表⾯剔除(默认背⾯剔除)

void glEnable(GL_CULL_FACE);

• 关闭表⾯剔除(默认背⾯剔除)

void glDisable(GL_CULL_FACE);

• 用户选择剔除的那个面（正面/背面）

void glCullFace(GLenum mode);
mode参数：GL_FRONT,GL_BACK,GL_FRONT_AND_BACK ,默认GL_BACK

• 用户指定绕序哪个为正面

void glFrontFace(GLenum mode)
mode参数为: GL_CW,GL_CCW,默认值:GL_CCW(逆时针顶点顺序的三角形)

• 例如,剔除正⾯实现（1）

void glCullFace(GL_BACK); 
void glFrontFace(GL_CW);//修改顺时针顶点顺序的三角形为正面

• 例如,剔除正⾯实现（2）

void glCullFace(GL_Front);