我们通过现成API实现一个甜甜圈的图案，并且使用默认光源着色器进行存储，通过转动观察者视角，但物体本身不动的方式来看一下绘制的图案所出现的bug
惯例，放一下流程图（代码实现直接放在文章末尾）：
效果图：
黑色部分是什么？如何解决？
黑色部分其实是隐藏面
1、油画算法
油画算法，我们之前的文章介绍过：先绘制场景中的离观察者较远的物体,再绘制较近的物体。
那么，这种⽅法在计算机图形处理中是⾮常低效的。
1、我们必须对任何发⽣⼏何图形重叠的地⽅每个像素进⾏2 次写操作，⽽在存储其中进⾏写操作会使速度变慢
2、对独⽴三⻆形进⾏排序的开销过⾼
3、油画算法 有瓶颈期. ⽐如绘制图像交叠时, 没有明确的先后顺序就⽆从下⼿绘制了
如果有多个三⻆形叠加在一起的情况,油画算法将⽆法处理.
2、正背面剔除法（Face Culling）
背景：
首先，我们观察一个3D物体，不管从任何⼀个⽅向去观察，最多可以看到⼏个⾯?
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， 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野中不会出现?
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。
那如何告诉OpenGL，我们绘制的图形 哪个是正面哪个是反面？
通过分析顶点数据的顺序就能知道（正面：逆时针 反面：顺时针）对于正⾯、背⾯三⻆形进⾏区分的原因之⼀，就是为了进⾏剔除。
因此，我们可以给平⾯定义正⾯和背⾯,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。OpenGL渲染的性能即可提⾼超过50%
原理：
我们不去绘制那些根本看不到的⾯，以某种⽅式去丢弃这部分数据
API:
//开启
glEnable(GL_CULL_FACE);
//关闭
glDisable(GL_CULL_FACE);
//设置哪一面为正面, GL_CW 、GL_CCW ,默认GL_CCW
glFrontFace(GL_CCW);
//设置剔除哪一面, GL_FRONT 、 GL_BACK 、GL_FRONT_AND_BACK ,默认GL_BACK
glCullFace(GL_BACK);
/*
思考：默认剔除背面，那么我们想剔除正面该怎么做呢？
第一种：
glCullFace(GL_BACK);
glFrontFace(GL_CW);
第二种:
glCullFace(GL_FRONT);
*/
那么通过正背面剔除的技巧，把不显示的背面剔除之后，我们来看一下效果图：
新的问题又来了：再转动过程中，会发现有的地方感觉像是被吃了一口似的。是什么原因呢？又如何解决呢？
原因：其实是两个正面叠加在一起，出现了混合， 此时OpenGL不能清楚分辨 哪个图层在前 哪个图层在后，于是就会出现甜甜圈像被啃⼀⼝的现象
深度测试
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”
API:
//开启
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
//关闭
glDisable(GL_DEPTH_TEST);
最后我们再看下打开了深度测试的效果：
哇，完美解决了！
思考与拓展
我们使用了默认光源着色器，出现了隐藏面。那么如果使用平面着色器，还会出现隐藏面吗？
- 答案是：会出现，由于都是红色的，没有办法区别谁是正面，谁是背面，所以导致肉眼无法察觉。而在光源下，被照射的部分呈现红色，无法照射的部分会呈现黑色，可以非常直观的通过肉眼看出谁是正面，谁是反面。
上面的动图可以看出，右键菜单栏有改变状态的选项，我们先看下一效果图：
//修改填充方式
//充满
glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL);
//线
glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);
//点
glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_POINT);
修改填充方式之后，也会出现隐藏面消除的问题，只是肉眼观察不到。
源码来啦！
#include "GLTools.h"
//矩阵
#include "GLMatrixStack.h"
//位置
#include "GLFrame.h"
//投影方式
#include "GLFrustum.h"
//变换管道，快速传输矩阵
#include "GLGeometryTransform.h"
#include <math.h>
#ifdef __APPLE__
#include <glut/glut.h>
#else
#define FREEGLUT_STATIC
#include <GL/glut.h>
#endif
//观察者视角
GLFrame viewFrame;
//投影方式
GLFrustum viewFrustum;
//容器类
GLTriangleBatch torusBatch;
//模型视图矩阵
GLMatrixStack modelViewMatrix;
//投影矩阵
GLMatrixStack projectionMatrix;
GLGeometryTransform transformPipeline;
GLShaderManager shaderManager;
//记录正背面剔除
int iCull = 0;
//记录深度测试
int iDepth = 0;
//窗口变化时候的回调函数
void changeSize(int w,int h)
{
//防止宽高比中除数为0的bug
if(h==0) h=1;
//1、创建窗口
glViewport(0, 0, w, h);
//2、创建投影矩阵->透视投影（角度、宽高比、最小距离、最大距离）
viewFrustum.SetPerspective(35.0f, float(w)/float(h), 1.0f, 500.0f);
//3、拿到这个投影矩阵，把它加载到我们声明的透视矩阵
projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());
//4、在我们的视图模型矩阵 顶部载入单元矩阵，相当于初始化。（**注意** 这个默认是有的。可以不写 ）
modelViewMatrix.LoadIdentity();
//5、设置变换管道
transformPipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatrix, projectionMatrix);
}
//渲染场景
void RenderScene()
{
//1、清除缓冲区
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
//2、判断是否开启正背面剔除
if (iCull) {
glEnable(GL_CULL_FACE);
//扩展
//设置哪一面为正面, GL_CW 、GL_CCW ,默认GL_CCW
glFrontFace(GL_CCW);
//设置剔除哪一面, GL_FRONT 、 GL_BACK 、GL_FRONT_AND_BACK ,默认GL_BACK
glCullFace(GL_BACK);
/*
默认剔除背面，那么我们想剔除正面该怎么做呢？
第一种：
glCullFace(GL_BACK);
glFrontFace(GL_CW);
第二种:
glCullFace(GL_FRONT);
*/
}else{
glDisable(GL_CULL_FACE);
}
//3、是否开启深度测试
if(iDepth){
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
}else{
glDisable(GL_DEPTH_TEST);
}
//4、压栈
modelViewMatrix.PushMatrix(viewFrame);
//5、使用默认光源着色器
GLfloat vColor[] = { 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT,transformPipeline.GetModelViewMatrix(),transformPipeline.GetProjectionMatrix(),vColor);
//6、绘制
torusBatch.Draw();
//7、出栈
modelViewMatrix.PopMatrix();
//8、提交缓冲区
glutSwapBuffers();
}
void SetupRC(){
//1、背景色
glClearColor(0.1, 0.1, 0.1, 1.0);
//2、初始化着色器
shaderManager.InitializeStockShaders();
//3、设置观察者位置
viewFrame.MoveForward(10.0f);
//4、绘制甜甜圈
/*
gltMakeTorus(GLTriangleBatch& torusBatch, GLfloat majorRadius, GLfloat minorRadius, GLint numMajor, GLint numMinor)
1、GLTriangleBatch容器类
2、外边缘半径
3、内边缘半径
4、主半径细分单元数量
5、从半径细分单元数量
*/
gltMakeTorus(torusBatch, 1.0f, 0.3f, 60, 30);
//切换点状时点太小，这里提前设置
glPointSize(5.0f);
}
//控制Camera的移动，从而改变视口
void SpecialKeys(int key, int x, int y)
{
//1.判断方向
if(key == GLUT_KEY_UP)
//2.根据方向调整观察者位置
viewFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0), 1.0f, 0.0f, 0.0f);
if(key == GLUT_KEY_DOWN)
viewFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0), 1.0f, 0.0f, 0.0f);
if(key == GLUT_KEY_LEFT)
viewFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
if(key == GLUT_KEY_RIGHT)
viewFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
//3.重新刷新
glutPostRedisplay();
}
void RightButtonMenu(int value){
switch(value)
{
case 1:
iDepth = !iDepth;
break;
case 2:
iCull = !iCull;
break;
case 3:
glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL);
break;
case 4:
glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);
break;
case 5:
glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_POINT);
break;
}
glutPostRedisplay();
}
int main(int argc, char* argv[])
{
//基本固定的初始化
gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH | GLUT_STENCIL);
glutInitWindowSize(800, 600);
glutCreateWindow("Laps");
//函数回调
glutReshapeFunc(changeSize);
glutDisplayFunc(RenderScene);
glutSpecialFunc(SpecialKeys);
//**新方法：右键打开列表函数
glutCreateMenu(RightButtonMenu);
glutAddMenuEntry("深度测试",1);
glutAddMenuEntry("正背面剔除",2);
glutAddMenuEntry("充满状", 3);
glutAddMenuEntry("线状", 4);
glutAddMenuEntry("点状", 5);
glutAttachMenu(GLUT_RIGHT_BUTTON);
GLenum err = glewInit();
if (GLEW_OK != err) {
fprintf(stderr, "GLEW Error: %s\n", glewGetErrorString(err));
return 1;
}
//初始化图案信息
SetupRC();
glutMainLoop();
return 0;
}
