OpenGL 正背面剔除(Face Culling)

例： 111.gif

当甜甜圈旋转时，甜甜圈不在完整，有一部分变成了黑色。这是因为我们绘制的甜甜圈是3D图形，观察者最多只能看到正视的3个面。背面的观察者看不到的。旋转时OpenGL不知道该显示哪些界面，导致本来是观察者不应该看到且该丢弃部分，不仅看到了，而且没有将隐藏部分丢弃。也就出现了上面现象。

1、隐藏面消除

绘制3D图形时，我们针对的部分其实观察者可见的部分。对于观察者不可见的部分可以丢弃，应及早丢弃不进行绘制。这种情况叫做”隐藏面消除”(Hidden surface elimination)。

例：一个正方体，无论你从那个角度观察，最多只能看到3个面，至少有一个面是无法看到的。对于无法看到的面直接丢弃不进行绘制，也可以提高性能(节约片元着色器性能，提高超过50%)。

2、正背面剔除

2.1区分正背面
分析顶点顺序：OpenGL中默认顶点按照逆时针顺序链接的面为正面，顶点顺时针连接的面为背面(图2.1)。

GLfloat vertices[] = { 
//顺时针
 vertices[0], // vertex A
 vertices[1], // vertex C 
 vertices[2], // vertex B
 // 逆时针
 vertices[0], // vertex A 
 vertices[2], // vertex B 
 vertices[1]  // vertex C
 };

图2.1
立方体图形分析(图2.2)
图2.2

• 左侧三角形顶点连接顺序为A->B->C,右侧三角形顶点连接顺序为A->B->C
• 当观察者在右侧时，右边的正方形是逆时针为正面，左侧为顺时针为背面
• 当观察者在左侧时，右边的正方形是顺时针为背面，左侧为逆时针为正面
• 正面和背面是由三角形顶点定义顺序和观察者的方位共同决定的，随着观察者方位的变化，正背面也随之改变。
  也可以修改OpenGL默认的逆时针为正面顺时针为背面的规则。
  一但修改整个项目都将以修改后的规则进行正背面的判断，所以最好不进行修改。

glFrontFace(GL_CW);
GL_CW：设置OpenGL 顺时针环绕的多边形为正⾯。
GL_CCW：设置OpenGL 逆时针环绕的多边形为正面。

正背面剔除的设置

• 开启表面剔除(默认背面剔除)
  void glEnable(GL_CULL_FACE);
• 关闭表面剔除
  void glDisable(GL_CULL_FACE);
• 选择剔除面(正面/背面)
  void glCullFace(GLenum mode);
  mode: GL_FRONT，GL_BACK，GL_FRONT_AND_BACK ，默认GL_BACK
• 指定正背面
  void glFrontFace(GLenum mode);
  mode参数为：GL_CW(顺时针)、GL_CCW(逆时针)。默认值：GL_CCW(逆时针为正面)。

//开启表面剔除(默认背面剔除)
glEnable(GL_CULL_FACE);

//关闭表面剔除(默认背面剔除)
glDisable(GL_CULL_FACE);

//选择剔除那个面(正面/背面)
// mode参数为: GL_FRONT, GL_BACK, GL_FRONT_AND_BACK，默认GL_BACK
glCullFace(GLenum mode);

//用户指定绕序那个为正面
//mode参数为: GL_CW(顺时针), GL_CCW(逆时针),默认值:GL_CCW
glFrontFace(GL enum mode);

//剔除正面实现
glCullFace(GL_BACK);
glFrontFace(GL_CW); //顺时针为正面

//剔除正面实现
glCullFace(GL_FRONT);
glFrontFace(GL_CCW);//逆时针为正面

开启表面剔除在效果完整Demo

222.gif