OpenGL中隐藏面消除解决方案

什么是隐藏面消除

• 在绘制一个3D物体的时候，我们只能够看到物体的一部分(正面)，对于不可见的背面和里面，应该不予绘制，这样既可保证图像显示正确还可以提高程序性能,这种情况叫做“隐藏面消除”。

  
  隐藏面消除前
  隐藏面消除后

实现隐藏面消除的解决方案

1.油画算法

• 原理：
  先绘制场景中的离观察者较远的物体，在绘制较近的物体。例如下图中：先绘制红色部分，在绘制黄色部分，最后在绘制灰色部分，即可解决隐藏面消除的问题。
  油画算法
• 弊端
  1.把不该显示的图像也绘制了一遍,影响性能。
  2.如果是几个图像互相叠加的情况下（如下图），油画算法将无法处理。
  图像互相叠加

2.正背面剔除（Face Cuilling）

• 原理：
  任何平面都有2个面，正面/背面。意味着你一个时刻只能看到一面。OPenGL 可以做到检查所有正面朝向观察者的面，并渲染它们。从而丢弃背面朝向的面。这样可以节约片元着色器的性能。

问题：如何告诉OpenGL 你绘制的图形，哪个面是正面，哪个面是背面？
答：通过分析图形的顶点数据绘制顺序。
正面：按照逆时针顺序连接顶点数据。
背面：按照顺时针顺序连接顶点数据。

正背面剔除

• 存在问题1
  当绘制一个复杂图形时，图形有两个正面重叠，OPenGL 无法判断该绘制哪一个。如下图的圆环：A面跟B面都是面向观察者的正面，当他们互相叠加时会出现问题。
  
  
• 解决方法：开启深度测试
  简单来讲，深度测试就是在绘制图形的时候判断该像素点的Z值（深度值），深度值越大说明离观察者越远，如果两个正面互相叠加那么只绘制离观察者近的那个面。

//开启深度测试
glEnable(GL_DEPTH_TEST)；

开启深度测试后的圆环：

开启深度测试后

• 存在问题2
  当2个正面的深度值完全一样时，OpenGL 无法正确判断该绘制哪一个面，深度测试结果不可预测。显示出来的图像会出现闪烁的情况，这个就是ZFighting闪烁。
  ZFighting闪烁问题
• 解决方法：使用多边形偏移(Polygon Offset)
  使用多边形偏移后，如果两个正面的深度值一样，OpenGL 会让它们的深度值产生细微的偏移，这样就能让2个面之间有所区分。

//开启多边形偏移：
glEnable(GL_POLYGON_OFFSET_FILL);
//指定偏移量
glPolygonOffset(-1,-1);

ZFighting闪烁问题预防：
1.不要将两个物体靠得太近，避免渲染时叠在一起。
2.尽可能将近裁剪面设置的离观察者远一点，因为近裁剪面深度的精确度是很高的。
3.使用更高位数的深度缓冲区，通常使用的深度缓冲区是24位，现在有一些硬件使用32位的缓冲区，使精确度得到提高。