OpenGL正背面剔除

一、在渲染过程中可能产生的问题

1. 原因

在绘制3D场景的时候,我们需要决定哪些部分是对观察者可见的,或者哪些部分是对观察者不可见的.对于不可见的部分,应该及早丢弃.
例如在一个不透明的墙壁后,就不应该渲染.这种情况叫做隐藏面消除(Hidden surface elimination).

2.示例

渲染问题展示

二、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.
• 例例如下⾯面的图例例: 先绘制红⾊色部分,再绘制⻩黄⾊色部分,最后再绘制灰⾊色部分,即可解决隐藏⾯面消除的问题
  油画算法.png
  油画算法问题：使⽤用油画算法,只要将场景按照物理理距离观察者的距离远近排序,由远及近的绘制即可.那么会出现 什什么问题? 如果三个三⻆角形是叠加的情况,油画算法将⽆无法处理理.
  油画算法问题.png

2.正背面剔除

1. 原理
   OpenGL 可以做到检查所有正⾯面朝向观察者的⾯面，并渲染它们。从⽽而丢弃背⾯面朝向的⾯面。这样可以节约⽚片元着⾊色器器的性能，渲染的性能即可提高超过50%
2. 正背面区分
   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角形面
   分析正方体的正背面.png
3. 正背面区分问题：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。若观察者的观察⽅向发生改变，正⾯和背面也会发生相应的改变。

• 当观察者在右侧时：右边的三角形为逆时针方向，则为正面；而左侧的三⻆形为顺时针，则为背⾯。
• 当观察者在左侧时：左边的三⻆形为逆时针⽅向，则为正⾯；而右侧的三⻆形为顺时针，则为背⾯。

4. 弊端：如果前后两个点都是正面或是背面，这时OpenGL无法区分哪个面在前，哪个面在后，就可能出现下图所示的问题。
   正背面区分问题.png
5. 有关正背面剔除函数

• 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);

• 例如,剔除正面实现(2)

glCullFace(GL_FRONT);
glFrontFace(GL_CCW);