8、OpenGL初探之OpenGL图像渲染对隐藏面消除的理解

直接开始正题，还是以我们的甜甜圈为例子，先看一下隐藏面剔除前后的效果，然后再解释一下隐藏面剔除的应用场景和好处

---

图1、剔除前的GL_FILL光栅化效果，可能效果还不是太明显

图2、剔除后的GL_Fill光栅化效果

图3、剔除前的GL_LINE光栅化效果，能明显的看出背面也被渲染出来了

图4、剔除后的GL_LINE光栅化效果，已经能够看出来没有背面

图5、剔除前的GL_POINT点光栅化效果

图6、剔除后的GL_POINT点光栅化效果，效果已经非常显著了

---

一、OpenGL图像渲染上述问题的产生？

           在绘制3D场景的时候，我们需要决定哪些部分是观察者可见的，或者哪些部分是观察者不可见的，对于不可见的部分应该及早丢弃，举个很明显的例子，一个正方体，不管你怎么调整角度，你也最多只能同时看到正方体中的三个面。从正方体类推多面体甚至复杂的3D物体，不难理解，有一半你看不到的面，在图像渲染的时候是可以不需要渲染的，而只渲染你看得到的那一部分图像，看不到的那一部分不渲染，这样整体性能至少可以提升50%（因为渲染少了一半的工作量），这个情况就是所谓的“隐藏面消除”（也称正背面剔除）。

---

二、尝试利用“油画算法”去解决这种问题

油画算法：也就是先绘制场景中离观察者较远的物体，再绘制较近的物体。简单来说，就是利用后画的图像将先画的盖住，但是从图像渲染上来讲，同一个区域会绘制多次，性能不够好，并且在将图像互相叠加的情况下，油画算法将处理不了。

图3、多个图像叠加，油画算法处理不了

---

三、真正有效的解决办法就是：隐藏面剔除（也叫正背面剔除Face Culling）

正背面剔除功能是OpenGL可以做到根据你传入的观察者的位置自动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，这样可以节省片元着色器的性能。

那么问题来了，正背面剔除，顾名思义，渲染的时候是需要知道正面和背面的，那么怎么让系统知道哪一面是正面呢，或者我们怎么自定义哪一面是正面呢？

OpenGL可以通过分析顶点数据的顺序来确定正背面

正面：按照逆时针顶点连接顺序的三角形面。

反面：按照顺势正顶点连接顺序的三角形面。

图三、连接图示，图片转载来自（名 CC老师_HelloCoder）已获取授权 

当然正面和背面是有三角形顶点定义顺序和观察者的方向共同决定的，随着观察者角度方向的变化，正背面也会跟着改变。

开启隐藏面消除代码部分

1、开启表面剔除（默认背面剔除）

void glEnable(GL_CULL_FACE)

2、关闭表面剔除（默认背面剔除）

void glDisable(GL_CULL_FACE)

3、用户选择剔除哪个面（正面/背面）

void glCullFace(GLenum mode)

mode参数为: GL_CW,GL_CCW, 默认值:GL_CCW  (剔除背面)

4、用户指定绕序那个为正面

glFrontFace(GL_CW);

mode参数为: GL_FRONT,GL_BACK,GL_FRONT_AND_BACK 默认GL_BACK

例如,剔除正面实现

1、第一种

glCullFace(GL_BACK); 

glFrontFace(GL_CW);

2、第二种

void glCullFace(GL_FRONT);

[溪浣双鲤的技术摸爬滚打之路](https://www.jianshu.com/p/3fbecd65faae)