正背面剔除的理解和解決方案：

QQ20200709-141648-HD.gif

問題：為什么會產(chǎn)生像圖片那樣的問題芳绩，會出現(xiàn)一大坨黑色的掀亥，我明明只是渲染的紅色的，黑色的是怎么來的妥色？帶著這個問題我們往下看...

隱藏面消除(Hidden surface elimination)
在繪制3D場景的時候搪花，我們需要決定哪些部分是對觀察者可見的，或者是哪些部分是對觀察者不可見的嘹害。對于不可見的部分撮竿，應(yīng)該及早丟棄。例如在一個不透明的墻壁后吼拥，就不應(yīng)該渲染倚聚，這種情況叫做“隱藏面消除“(Hidden surface elimination)。
圖中的圓圈剛開始是紅色的凿可，當我們轉(zhuǎn)動圓圈的時候惑折，就會有一部分黑色的授账，這部分黑色的就是隱藏面，是觀察者不可見的惨驶，這部分既然不可見白热，我們就不應(yīng)該把它渲染出來，接下來我們就通過隱藏面消除來優(yōu)化它粗卜。

通過上面的分析，油畫算法不能處理疊加的情況续扔，那我們接下來就研究一下正背面剔除(Face Culling)攻臀。

嘗試相信一個3D圖形,你從任何一個?向去觀察,最多可以看到幾個?面? 答案是,最多3面. 從一個立方體的任意位置和方向上看,你不可能看到多于3個面. 那么思考? 我們?yōu)楹我嘤嗟娜ダL制那根本看不到的3個面? 如果我們能以某種方式去丟棄這部分數(shù)據(jù),OpenGL 在渲染的性能即可提高超過50%。
如何知道某個面在觀察者的視??中不會出現(xiàn)? 任何平面都有2個面,正面/背面.意味著你?個時刻只能看到一面纱昧。OpenGL 可以做到檢查所有正面朝向觀察者的面,并渲染它們.從而丟棄背面朝向的面. 這樣可以節(jié)約片元著?器的性能刨啸。如果告訴OpenGL 你繪制的圖形,哪個面是正面,哪個面是背面，通過分析頂點數(shù)據(jù)的順序识脆。

開啟表面剔除(默認背面剔除) void glEnable(GL_CULL_FACE);
關(guān)閉表面剔除(默認背面剔除) void glDisable(GL_CULL_FACE);
?戶選擇剔除那個面(正面/背面) void glCullFace(GLenum mode);
mode參數(shù)為:GL_FRONT,GL_BACK,GL_FRONT_AND_BACK ,默認GL_BACK
?戶指定繞序那個為正面 void glFrontFace(GLenum mode); mode參數(shù)為: GL_CW,GL_CCW,默認值:GL_CCW
例如,剔除正面實現(xiàn)(1) glCullFace(GL_BACK); glFrontFace(GL_CW);
例如,剔除正面實現(xiàn)(2) glCullFace(GL_FRONT);

深度測試

概念：深度緩沖區(qū)(DepthBuffer)和顏色緩存區(qū)(ColorBuffer)是對應(yīng)的.顏?緩存區(qū)存儲像素的顏色信息,?深度緩沖區(qū)存儲像素的深度信息. 在決定是否繪制一個物體表面時, ?先要將表面對應(yīng)的像素的深度值與當前深度緩沖區(qū)中的值進行?較. 如果大于深度緩沖區(qū)中的值,則丟棄這部分.否則利用這個像素對應(yīng)的深度值和顏色值.分別更新深度緩沖區(qū)和顏色緩存區(qū). 這個過程稱為”深度測試”设联。

什么是深度?
深度其實就是該像素點在3D世界中距離攝像機的距離,Z值.
什么是深度緩沖區(qū)?
深度緩存區(qū),就是一塊內(nèi)存區(qū)域,專門存儲著每個像素點(繪制在屏幕上的)深度值.深度值(Z值)越大, 則離攝像機就越遠.
為什么需要深度緩沖區(qū)?
在不使?深度測試的時候,如果我們先繪制一個距離比較近的物體,再繪制距離較遠的物體,則距離遠的位圖因為后繪制,會把距離近的物體覆蓋掉. 有了深度緩沖區(qū)后,繪制物體的順序就不那么??重要的. 實際上,只要存在深度緩沖區(qū),OpenGL 都會把像素的深度值寫入到緩沖區(qū)中. 除非調(diào)用 glDepthMask(GL_FALSE)來禁止寫入.

深度值計算
- 深度值一般由16位，24位或者32位值表示灼捂，通常是24位离例。位數(shù)越高的話，深度的精確度越好悉稠。深度值的范圍在[0,1]之間宫蛆，值越小表示越靠近觀察者，值越大表示遠離觀察者偎球。
深度緩沖主要是通過計算深度值來比較?小洒扎，在深度緩沖區(qū)中包含深度值介于0.0和1.0之間，從觀察者看到其內(nèi)容與場景中的所有對象的 z 值進行了?較衰絮。這些視圖空間中的 z 值可以在投影平頭截體的近平面和遠平面之間的任何值袍冷。我們因此需要一些方法來轉(zhuǎn)換這些視圖空間 z 值到 [0，1] 的范圍內(nèi)猫牡。
使用深度測試
- 深度緩沖區(qū),一般由窗口管理系統(tǒng),GLFW創(chuàng)建.
- 開啟深度測試 glEnable(GL_DEPTH_TEST);
- 在繪制場景前,清除顏色緩存區(qū),深度緩沖 glClearColor(0.0f,0.0f,0.0f,1.0f); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
- 清除深度緩沖區(qū)默認值為1.0,表示最大的深度值,深度值的范圍為(0,1)之間. 值越小表示越靠近觀察者,值越大表示越遠離觀察者