OpenGL中的正背面剔除、深度测试与颜色混合

一.正背面剔除

圆环正面 图1

旋转后圆环 图2

//GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT 默认光源着色器

//模型视图矩阵

//投影矩阵

//基本颜色

shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT,transformPipeline.GetModelViewMatrix,transformPipeline.GetProjectionMatrix(),vRed);

我们在绘制3D图形时，使用使用默认光源着色器渲染正常情况下看不出任何问题，但是经过我们旋转后会出现图2问题，这是为什么呢？其实这是因为在旋转过程中，我们不应该看到的东西，它被渲染出来了，所以需要让我们告诉它哪块不需要被渲染。这种情况就叫做“隐藏面消除”。

在这之前，我们提到过油画算法，油画算法是什么？

图3

如图三，油画算法通俗来讲就是指，在绘制过程中，使用远小近大的原则一层一层的绘制出图层。

图4

但是类似图4的问题，我们可以通过油画算法来解决么？答案是不能的，所以我们需要使用正背面剔除。

正背面剔除是什么？

在3D图形中，我们如果以一个角度去观察这个3D图形，我们最多只能看到这个图形的三个面，那这样的话我们可以不去绘制背面的面，同时也可以节省片元着色器的性能。

图5

但随之而来的是我们怎么去判定正背面？

 在OpenGL中，是由三角形来绘制图形的，那在3D环境中，OpenGL规定：

顺时针旋转绘制顶点的三角形是背面三角形。

逆时针旋转绘制顶点的三角形是正面三角形。

由此我们可以知道，配合上camera 与顺逆三角形就可以判定哪个是正面，哪个是背面。

所以我们开启下面

开启表面剔除（默认背面剔除）

void glEnable(GL_CULL_FACE);

用户选择剔除那个面

mode参数：GL_FRONT,GL_BACK,GL_FRONT_AND_BACK

void glCullFace(GLenum mode);

例如：

glEnable(GL_CULL_FACE);

glCullFace(GL_BACK);

二.深度测试

开启正背面剔除后旋转后效果

在开启正背面剔除后，出现了上述问题，这个问题的出现时因为我们在旋转过程中，重叠部分，OpenGL不清楚是应该显示哪个一块，所以我们引入了深度测试 

深度：深度就是在OpenGL坐标系中，像素点Z坐标距离观察者的距离。

如果观察者在Z轴的正方向，Z值越大则靠近观察者；

如果观察者在Z轴的反方向，Z值越大则远离观察者；

所以我们可以根据哪个图层离观察者近，就显示哪个。

//开启深度测试

glEnable(GL_DEPTH_TEST);

但是同时，我们开启深度测试后会出现Z-Fighting闪烁问题，什么是Z-Fighting闪烁？

如上图，在深度测试缓存中，两个图层靠的太近的话，受限于深度的精度问题，可能会默认为两个图层在同一深度，这样的话OpenGL就分不出来谁先谁后，这样就会出现Z-Fighting闪烁。那出现这个问题后我们怎么去解决呢？

在两个图层中增加一个间隔即可解决Z-Fighting闪烁问题,这个方式叫做“多边形偏移”

//启用Polygon Offset

glEnable(GL_POLYGON_OFFSET_FILL);

三.颜色混合

对于两个颜色混合的时候遵循如下方程式：

Cf = (Cs * S) + (Cd * D)

Cf :最终计算的颜色

Cs:源颜色（将要存入的颜色值）离观察者近的颜色

S:源混合因子 （源alpha值 ）

Cd:目标颜色（已经存入的颜色值）

D:目标混合因子 （1-源alpha值）

//开启混合

glEnable(BL_BIEND);