正背面剔除的理解和解决方案：

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问题：为什么会产生像图片那样的问题，会出现一大坨黑色的，我明明只是渲染的红色的，黑色的是怎么来的？带着这个问题我们往下看...

隐藏面消除(Hidden surface elimination)
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，或者是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)。
图中的圆圈刚开始是红色的，当我们转动圆圈的时候，就会有一部分黑色的，这部分黑色的就是隐藏面，是观察者不可见的，这部分既然不可见，我们就不应该把它渲染出来，接下来我们就通过隐藏面消除来优化它。

通过上面的分析，油画算法不能处理叠加的情况，那我们接下来就研究一下正背面剔除(Face Culling)。

尝试相信一个3D图形,你从任何一个⽅向去观察,最多可以看到几个⾯面? 答案是,最多3面. 从一个立方体的任意位置和方向上看,你不可能看到多于3个面. 那么思考? 我们为何要多余的去绘制那根本看不到的3个面? 如果我们能以某种方式去丢弃这部分数据,OpenGL 在渲染的性能即可提高超过50%。
如何知道某个面在观察者的视􏰂中不会出现? 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。如果告诉OpenGL 你绘制的图形,哪个面是正面,哪个面是背面，通过分析顶点数据的顺序。

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 ,默认GL_BACK
⽤户指定绕序那个为正面 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);

深度测试

概念：深度缓冲区(DepthBuffer)和颜色缓存区(ColorBuffer)是对应的.颜⾊缓存区存储像素的颜色信息,⽽深度缓冲区存储像素的深度信息. 在决定是否绘制一个物体表面时, ⾸先要将表面对应的像素的深度值与当前深度缓冲区中的值进行⽐较. 如果大于深度缓冲区中的值,则丢弃这部分.否则利用这个像素对应的深度值和颜色值.分别更新深度缓冲区和颜色缓存区. 这个过程称为”深度测试”。

什么是深度?
深度其实就是该像素点在3D世界中距离摄像机的距离,Z值.
什么是深度缓冲区?
深度缓存区,就是一块内存区域,专门存储着每个像素点(绘制在屏幕上的)深度值.深度值(Z值)越大, 则离摄像机就越远.
为什么需要深度缓冲区?
在不使⽤深度测试的时候,如果我们先绘制一个距离比较近的物体,再绘制距离较远的物体,则距离远的位图因为后绘制,会把距离近的物体覆盖掉. 有了深度缓冲区后,绘制物体的顺序就不那么􏰀重要的. 实际上,只要存在深度缓冲区,OpenGL 都会把像素的深度值写入到缓冲区中. 除非调用 glDepthMask(GL_FALSE)来禁止写入.

深度值计算
- 深度值一般由16位，24位或者32位值表示，通常是24位。位数越高的话，深度的精确度越好。深度值的范围在[0,1]之间，值越小表示越靠近观察者，值越大表示远离观察者。
深度缓冲主要是通过计算深度值来比较⼤小，在深度缓冲区中包含深度值介于0.0和1.0之间，从观察者看到其内容与场景中的所有对象的 z 值进行了⽐较。这些视图空间中的 z 值可以在投影平头截体的近平面和远平面之间的任何值。我们因此需要一些方法来转换这些视图空间 z 值到 [0，1] 的范围内。
使用深度测试
- 深度缓冲区,一般由窗口管理系统,GLFW创建.
- 开启深度测试 glEnable(GL_DEPTH_TEST);
- 在绘制场景前,清除颜色缓存区,深度缓冲 glClearColor(0.0f,0.0f,0.0f,1.0f); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
- 清除深度缓冲区默认值为1.0,表示最大的深度值,深度值的范围为(0,1)之间. 值越小表示越靠近观察者,值越大表示越远离观察者