OpenGL 正背面剔除(Face Culling)

在介绍正背面剔除之前，我们先要了解在渲染过程中会遇到哪些问题，用什么方法来解决这样的问题？我们一步一步来发现问题，解决问题。

在渲染过程中可能产生的问题

当我们在绘制一个3D场景的时候，处于对性能和实际情况的考虑，我们是不是应该决定哪些部分是对观察者可见的部分，哪些是观察者不可见的部分，而不可见的部分，我们是不是不应该渲染，这样符合实际情况，也节省了性能。这种情况叫做”隐藏面消除”(Hidden surface elimination).例如下面这张图片，有黑色的部分，也有红色的部分，显而易见，黑色的部分不应该让观察者看到。

隐藏面消除的问题

解决办法：油画算法

油画算法：先绘制场景中的离观察者较远的物体,再绘制较近的物体
下图先绘制红色的部分，在绘制黄色的问题，最后绘制灰色的部分，即可解决隐藏面消除的问题。

油画算法

油画法的弊端

油画法虽然解决的隐藏面消除的问题，我们进一步思考在上面的图形绘制中，三个图形有交汇的地方，我们是不是绘制了三遍，影响了性能。还有我们无法绘制图形相互叠加层次混乱的问题。如下图：

image.png

解决方案: 正背面剔除(Face Culling)

所有平面都有两个面，正面和背面，我们在一个时刻只能看到其中一个面。而看不到的面，我们是不是可以不绘制观察者看到的面。来提高我们的渲染性能那。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面. 这样可以节约片元着⾊器的性能。

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⻆形面

正方体中的正背面

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

正背面剔除使用

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GL_BACK

 用户指定那个为正面
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(1)
glCullFace(GL_BACK); 
glFrontFace(GL_CW);

例例如,剔除正⾯面实现(2) 
glCullFace(GL_FRONT);