OpenGL 渲染技巧

提示: 这个挺重要的.在我们公司项目中这些代码还是经常看到.

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当我们观察空间任意一个不透明的物体时,只能看到物体朝向我们的部分表面.其余被遮挡的部分我们是看不到的.但是如果把这些不应该看到的面/线不做处理时,就会表示不清,很混乱.并且会产生二义性.

简单说,在旋转的过程中,因为绘制的顺序错乱导致的. 怎么解决?

油画法

“画家算法”表示头脑简单的画家首先绘制距离较远的场景，然后用绘制距离较近的场景覆盖较远的部分。画家算法首先将场景中的多边形根据深度进行排序，然后按照顺序进行描绘。这种方法通常会将不可见的部分覆盖，这样就可以解决可见性问题。

思考:

• 重复部分,反复绘制是否影响性能?
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• 图形重叠,无法分清先后顺序,如何解决?
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画家算法无法处理相互重叠的多边形在有些场合下，画家算法可能无法解决可见性问题。在这个例子中，多边形 A、B、C 互相重叠，我们无法确定哪一个多边形在上面，哪一个在下面，我们也无法确定两个多边形什么时候在三维空间中交叉。在这种情况下必须用一些方法对这些多边形进行切分、排序。

正背面剔除法

背面剔除，顾名思义，就是在渲染的时候，将背对着观察者的面片丢弃，只将正面朝向观察者（观察者能看到的）面片进行计算。

举个例子：我们显示的立方体盒子，不管从哪个角度看，我们最多只能看到3个面，有时甚至都只能看到一个面，那么，为什么我们还要对其他看不见的面进行渲染计算呢？将看不见的面剔除，我们最少可以节省50%的CPU和GPU资源。

其实问题就是如何判断是正面/背面.我们采用的方法是：定义一个顶点绕序来标识成正面，这样，OpenGL在渲染的时候如果看到这个面的顶点绕序不是正面绕序，那就判定其实背面，把它丢弃。

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• 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,则右边的三角形方向为逆时针方向则为正面,而左侧的三角形为顺时针则为.面
• 当观察者在左侧时,则左边的三角形为逆时针方向判定为正面,而右侧的三角形为顺时针判定为背面.

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

//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);

//用户选择剔除那个面(正面/背面) 
void glCullFace(GLenum mode);
mode参数为: GL_FRONT,GL_BACK,GL_FRONT_AND_BACK ,默认GL_BACK

//用户指定绕序那个为正面
void glFrontFace(GLenum mode);
mode参数为: GL_CW,GL_CCW,默认值:GL_CCW

深度测试

在绘制3D场景的时候，需要确定哪些部分对观察者可见，哪些对观察者不可见。OpenGL使用的是Z-buffer方法，也叫深度缓冲区Depth-buffer。

深度: 深度其实就是该像素点在3D世界中距离摄像机的距离,Z值;深度缓存区,就是一块内存区域,专门存储着每个像素点(绘制在屏幕上的)深度值.深度值(Z值)越大,则离摄像机就越远.

在不使用深度测试的时候,如果我们先绘制一个距离比较近的物理,再绘制距离较远的物理,则距离远的位图因为后绘制,会把距离近的物体覆盖掉. 有了深度缓冲区后,绘制物体的顺序就不那么重要的. 实际上,只要存在深度缓冲区,OpenGL 都会把像素的深度值写入到缓冲区中. 除非调用 glDepthMask(GL_FALSE).来禁止写入.

默认情况下，深度缓冲是关闭的，使用时需要显示启用

深度缓冲区(Detph buffer)同颜色缓冲区(color buffer)是对应的，颜色缓冲区存储的像素的颜色信息，而深度缓冲区存储像素的深度信息。在决定是否绘制一个物体的表面时，首先将表面对应像素的深度值与当前深度缓冲区中的值进行比较，如果大于等于深度缓冲区中值，则丢弃这部分;否则利用这个像素对应的深度值和颜色值，分别更新深度缓冲区和颜色缓冲区。这一过程称之为深度测试(Depth Testing)。

深度值一般由16位，24位或者32位值表示，通常是24位。位数越高的话，深度的精确度越好。深度值的范围在[0,1]之间，值越小表示越靠近观察者，值越大表示远离观察者。

//开启深度测试
glEnable(GL_DEPTH_TEST);

//关闭深度测试
glDisable(GL_DEPTH_TEST);

//紧张深度缓存区写入
void glDepthMask(GLBool value);
value : GL_TURE 开启深度缓冲区写入; GL_FALSE 关闭深度缓冲区写入

感谢胖C老师.