关于OpenGL绘制流程可查看，之前写的一篇文章，详细解读了各个绘制步骤
本文主要说明在绘制过程中的正背面剔除以及深度测试效果;
下载示例代码运行，运行效果如下图，能够正常绘制出甜甜圈的效果，可以偷偷的笑开心下；
甜甜圈
当旋转甜甜圈的时候，发现如下图所示问题，在旋转的过程中，出现了黑色的部分，这个看起来可不太友好；面对如此问题该如何解决呢？
旋转甜甜圈
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⻅的,或者哪些部分是对观察者不可见的.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”隐藏⾯面消除”(Hidden surface elimination).
解决方案：
油画算法
油画画法
先绘制场景中的离观察者较远的物体,再绘制较近的物体（具体步骤见上图，先绘制红色方块，接着是黄色圆形，接着是灰色长方形），即可解决隐藏面消除的问题；
油画画法弊端
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.那么会出现什么问题? 如果个三⻆形是叠加的情况,油画算法将⽆法处理
叠加三角形
OpenGL提供的解决方案：
正背面剔除（Face Culling）
可以想像下，当我们看到一个3D图形时，无论从哪个方向去观察，最多可以看到几个面？～～～答案是3个；基于此，那么就没有必要绘制根本看不到的3个面，将看不到的3个面以某种方式丢弃，OpenGL的渲染性能即可提高50%
OpenGL 可以做到检查所有正面朝向观察者的面,并渲染它们.从而丢弃背⾯朝向的面. 这样可以节约片元着⾊器的性能
glEnable(GL_CULL_FACE);//开启正面剔除
glDisable(GL_CULL_FACE);//关闭正面剔除
当开启正面剔除后，运行demo会看到如下效果，prefect~
开启正背面剔除效果
上面提到了正面、背面两个概念，那么OpenGL是如何识别正面背面，以及是否可以自定义哪个方向是正面哪个方向是背面呢？
通过分析顶点数据的顺序可知
顶点顺序
背面: 按照顺时针顶点连接顺序的三⻆形面
正⾯: 按照逆时针顶点连接顺序的三⻆形⾯
立体图形中的正背面
1、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 .
2、当观察者在右侧时,则右边的三⻆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
3、当观察者在左侧时,则左边的三⻆形为逆时针⽅向判定为正面,而右侧的三⻆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.随着观察者的⻆度方向的改变,正面背面也会跟着改变
⽤户选择剔除哪个面(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
例如：剔除正面实现
glCullFace(GL_BACK);
glFrontFace(GL_CW);
使用正背面剔除效果后，在旋转的过程中没有黑色阴影出现，但是当旋转到前后重叠的时候，会发现，出现了如下图所示效果（出现了一个缺口）？是什么原因导致呢？
开启正背面剔除后，当旋转到正背面重合时，出现缺口
在甜甜圈旋转过程中，当旋转到前后两部分重叠时，正常情况下应该显示的是离我们近的位置即前面部分，后面部分是隐藏面，但是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
那么如何解决此问题呢？OpenGL给我们提供了哪些方案呢？
在解决问题之前需要了解OpenGL坐标体系中的两个概念，深度、深度缓存区
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
深度缓存区
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.存储在显存中
深度值(Z值)越⼤, 则离摄像机就越远.
深度值(Z值)越小, 则离摄像机就越近.
为什么需要深度缓冲区? 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体,再绘制距离较远的物体,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了. 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存区中. 除非调⽤用 glDepthMask(GL_FALSE).来禁止写⼊.
还记得在渲染的代码中有一行就是用来专门清除缓存的，包括颜色缓存、深度缓存；因为如果缓存区不清空，之前的数据会有残留，会对目前图形的绘制造成影响；在不清楚清除哪部分数据的时候，可以选择全部清除，如下
//清空颜色、深度缓存区
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
在了解了深度以及深度缓存区之后，在面临上面缺口问题的时候，OpenGL提供的解决方案就正式出场啦---深度测试
深度测试
glEnable(GL_DEPTH_TEST);//开启深度测试
glDisable(GL_DEPTH_TEST);//关闭深度测试
开启深度测试后，在绘制过程中，像素点新的深度值需要与深度缓存中已经存在的深度值作比较，如果新值 > 旧值，则丢弃这部分不绘制，反之，将新的深度值更新至深度缓存区，由于深度缓存区与颜色缓存区是一一对应的，同时也需要更新该像素点的颜色值到颜色缓存区，这个过程就是深度测试
开启深度测试后，看看效果，在旋转过程中，即使前后重叠，也不会出现缺口的现象，如下图
开启深度测试效果
深度测试解决的问题：
1、当类似甜甜圈旋转时，前后2个部分重叠，此时OpenGL不能清除分辨哪个图层在前面，哪个图层在后面，则会出现缺口
2、隐藏面消除，除了使用正背面剔除外，还可使用深度测试来解决
网友评论