OpenGL隐藏面消除的解决方案

• 在绘制3D场景的时候，旋转中就会出现如下图所示的情况!

  
  
  截屏2020-07-09 下午10.03.23.png

• 显然旋转中会把绘制的3D场景可见部分与不可见部分更替变换
• 但对观察者不可见的部分，应该及早丢弃，以免出现如图所示的情况
• 这种不应该渲染的叫做：隐藏面消除

解决方案

1. 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

• 例如下⾯的图例: 先绘制红色部分,再绘制⻩色部分,最后再绘制灰⾊部分,即可解决隐藏⾯面消除的问题

  
  
  截屏2020-07-09 下午10.27.27.png

注意：

• 油画算法也是有弊端：如果三个三⻆角形是叠加的情况,油画算法将⽆法处理.

  
  
  截屏2020-07-09 下午10.30.13.png

2.正背面剔除（Face Culling）

思考：

• 一个3D图形，从任何一个方向来观察，最多可以看到几个面？
• 显然在一个立方体的任意位置和方向看，最多三个面
• 既然看不到其他的面，如果以某种方式丢弃这部分数据，openGL在渲染的性能可能提高超过50%

结论：

• 任何平面都有二个面：正反面，即同一时刻只能看到一面
• 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

那么问题来了，绘制的图形哪个面是正面，哪个是反面呢？

• 可以通过分析顶点数据的顺序如下图：

  
  
  截屏2020-07-10 上午12.19.04.png

可得：

• 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

立方体中的正背面

截屏2020-07-10 上午12.24.31.png

由图中可得：

• 左侧三角形顶点顺序为：1->2->;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为正面，而左侧的三角形顺时针为背面
• 当观察者在左侧时，则左侧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

结论：

• 正面和背面是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，正背面也会跟着改变

立方体中的正背面代码剔除

• 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 ⽤用户指定绕序那个为正⾯面

• 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