在Open GL工程的搭建中我們介紹了OpenGL在MacOS上的項(xiàng)目搭建钉答，在OpenGL的透視投影中我們介紹了簡(jiǎn)單的3D圖形的繪制乡话。那么在該篇我們介紹復(fù)雜的3D圖形渲染，以及正背面剔除技術(shù)。

經(jīng)典的甜甜圈繪制

1. 創(chuàng)建三角形批次類：
   使用創(chuàng)建甜甜圈的api創(chuàng)建甜甜圈的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)批次類：void gltMakeTorus(GLTriangleBatch& torusBatch, GLfloat majorRadius, GLfloat minorRadius, GLint numMajor, GLint numMinor);
   //參數(shù)1：GLTriangleBatch 容器幫助類
   //參數(shù)2：外邊緣半徑
   //參數(shù)3：內(nèi)邊緣半徑
   //參數(shù)4冯丙、5：主半徑和從半徑的細(xì)分單元數(shù)量
2. 使用默認(rèn)光源著色器完成陰影效果:
   //通過(guò)光源银锻、陰影效果跟提現(xiàn)立體效果
   //參數(shù)1：GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT 默認(rèn)光源著色器
   //參數(shù)2：模型視圖矩陣
   //參數(shù)3：投影矩陣
   //參數(shù)4：基本顏色值
   donut_shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT, donut_transformPipeline.GetModelViewMatrix(), donut_transformPipeline.GetProjectionMatrix(), vRed);
3. 整體代碼

#include "GLTools.h"
#include "GLMatrixStack.h"
#include "GLFrame.h"
#include "GLFrustum.h"
#include "GLGeometryTransform.h"
#include <math.h>
#ifdef __APPLE__
#include <glut/glut.h>
#else
#define FREEGLUT_STATIC
#include <GL/glut.h>
#endif
////設(shè)置角色幀永品，作為相機(jī)
GLFrame                        donut_viewFrame;
//使用GLFrustum類來(lái)設(shè)置透視投影
GLFrustum                      donut_viewFrustum;
GLTriangleBatch                donut_torusBatch;// 甜甜圈三角形批次類
GLMatrixStack                  donut_modelViewMatix;
GLMatrixStack                  donut_projectionMatrix;
GLGeometryTransform            donut_transformPipeline;
GLShaderManager                donut_shaderManager;

//標(biāo)記：背面剔除，1為剔除击纬，0位不剔除
int iCull = 1;
//渲染場(chǎng)景
void donut_renderScene() {
    //1.清除窗口和深度緩沖區(qū)
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    if (iCull) {// 背面剔除
        glEnable(GL_CULL_FACE);
        glFrontFace(GL_CCW);
        glCullFace(GL_BACK);
    } else {// 取消背面剔除
        glDisable(GL_CULL_FACE);
    }
    
    //2.把攝像機(jī)矩陣壓入模型矩陣中
    donut_modelViewMatix.PushMatrix(donut_viewFrame);
    
    //3.設(shè)置繪圖顏色
    GLfloat vRed[] = { 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };
    
    //4.
    //使用平面著色器
    //參數(shù)1：平面著色器
    //參數(shù)2：模型視圖投影矩陣
    //參數(shù)3：顏色
//    donut_shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, donut_transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vRed);
    
    //使用默認(rèn)光源著色器
    //通過(guò)光源鼎姐、陰影效果跟提現(xiàn)立體效果
    //參數(shù)1：GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT 默認(rèn)光源著色器
    //參數(shù)2：模型視圖矩陣
    //參數(shù)3：投影矩陣
    //參數(shù)4：基本顏色值
    donut_shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT, donut_transformPipeline.GetModelViewMatrix(), donut_transformPipeline.GetProjectionMatrix(), vRed);
    
    //5.繪制
    donut_torusBatch.Draw();
    //6.出棧 繪制完成恢復(fù)
    donut_modelViewMatix.PopMatrix();
    //7.交換緩存區(qū)
    glutSwapBuffers();
}

void donut_setsupRC() {
    //1.設(shè)置背景顏色
    glClearColor(0.3f, 0.3f, 0.3f, 1.0f );
    
    //2.初始化著色器管理器
    donut_shaderManager.InitializeStockShaders();
    
    //3.將相機(jī)向后移動(dòng)7個(gè)單元：肉眼到物體之間的距離
    donut_viewFrame.MoveForward(10.0);
    
    //4.創(chuàng)建一個(gè)甜甜圈
    //void gltMakeTorus(GLTriangleBatch& torusBatch, GLfloat majorRadius, GLfloat minorRadius, GLint numMajor, GLint numMinor);
    //參數(shù)1：GLTriangleBatch 容器幫助類
    //參數(shù)2：外邊緣半徑
    //參數(shù)3：內(nèi)邊緣半徑
    //參數(shù)4、5：主半徑和從半徑的細(xì)分單元數(shù)量
    gltMakeTorus(donut_torusBatch, 1.0f, 0.3f, 52, 26);
    
    //5. 設(shè)置畫筆點(diǎn)的大小(方便點(diǎn)填充時(shí),肉眼觀察)
    glPointSize(4.0f);
}

//鍵位設(shè)置更振，通過(guò)不同的鍵位對(duì)其進(jìn)行設(shè)置
void donut_specialKeys(int key, int x, int y) {
    //1.判斷方向,根據(jù)不同的鍵位完成上下左右的旋轉(zhuǎn)操作
    if(key == GLUT_KEY_UP)
        //2.根據(jù)方向調(diào)整觀察者位置
        donut_viewFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0), 1.0f, 0.0f, 0.0f);
    
    if(key == GLUT_KEY_DOWN)
        donut_viewFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0), 1.0f, 0.0f, 0.0f);
    
    if(key == GLUT_KEY_LEFT)
        donut_viewFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
    
    if(key == GLUT_KEY_RIGHT)
        donut_viewFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
    
    //3.重新刷新
    glutPostRedisplay();
}

//窗口改變
void donut_changeSize(int w, int h) {
    //1.防止h變?yōu)?
    if(h == 0)
        h = 1;
    //2.設(shè)置視口窗口尺寸
    glViewport(0, 0, w, h);
    //3. 設(shè)置透視模式炕桨，初始化其透視矩陣
    donut_viewFrustum.SetPerspective(35.0f, float(w)/float(h), 1.0f, 100.0f);
    
    //4.把透視矩陣加載到透視矩陣棧
  donut_projectionMatrix.LoadMatrix(donut_viewFrustum.GetProjectionMatrix());
    
    //5.初始化渲染管線
    donut_transformPipeline.SetMatrixStacks(donut_modelViewMatix, donut_projectionMatrix);
}

int main(int argc, char* argv[]) {
    gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH | GLUT_STENCIL);
    glutInitWindowSize(800, 600);
    glutCreateWindow("Geometry Test Program");
    glutReshapeFunc(donut_changeSize);
    glutSpecialFunc(donut_specialKeys);
    glutDisplayFunc(donut_renderScene);
    GLenum err = glewInit();
    if (GLEW_OK != err) {
        fprintf(stderr, "GLEW Error: %s\n", glewGetErrorString(err));
        return 1;
    }
    donut_setsupRC();
    glutMainLoop();
    return 0;
}

正背面剔除

繪制3D場(chǎng)景的時(shí)候，我們需要決定哪些部分是觀察者可見(jiàn)的肯腕，哪些是不可見(jiàn)的献宫，對(duì)于不可見(jiàn)的部分，應(yīng)該放棄繪制实撒。

1. 正面和背面
   OpenGL中規(guī)定姊途，從觀察者角度看過(guò)去逆時(shí)針連接頂點(diǎn)的三角形面叫做正面。從觀察者角度看過(guò)去順時(shí)針連接頂點(diǎn)的三角形面叫做背面知态。也就是說(shuō)：正?和背面是有三角形的頂點(diǎn)定義順序和觀察者方向共同決定的捷兰。隨著觀察者的角度方向的改變,正面背面也會(huì)跟著改變。
2. 表面剔除
   當(dāng)我們打開(kāi)表面剔除（默認(rèn)背面剔除）時(shí)负敏，背面就不會(huì)進(jìn)行繪制贡茅。
   開(kāi)啟表面剔除：glEnable (GLenum cap);
   關(guān)閉表面剔除：glDisable (GLenum cap);
   指定哪一個(gè)面為正面：glFrontFace (GLenum mode);默認(rèn)逆時(shí)針正面，參數(shù)GL_CW（順時(shí)針）,GL_CCW（逆時(shí)針）
   指定剔除哪一個(gè)面：glCullFace (GLenum mode)其做；mode參數(shù)為：GL_FRONT（正面）顶考，GL_BACK（背面），GL_FRONT_AND_BACK,默認(rèn)GL_BACK