2020-07-09 OpenGL 深度测试的理解

深度测试的理解

隐藏面消除

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)

通常情况下，渲染的图形都会进行光栅化，所以在进行3D变换的时候，渲染的图形会被移到前部的图形遮挡，因此会出现下图的情况。

解决方案

• 油画法
  • 先绘制场景中的里观察者较远的物体，在绘制较近的物体
  • 按照图片示例，是红-》黄-》灰的顺序，但是这种图形处理的效率会比较低，必须在发生重叠的地方对每个像素点进行多次的写操作，开销会变高

• 正背面剔除法 Face Culling
  • 理解起来就是从观察者的角度，并不能看到所有的面，因此可以通过OpenGL来过滤掉看不到的面，只渲染可以看到的面。剔除看不到的面就能提高性能，避免上面被覆盖的情况

1.//开启正背面剔除
2 glEnable(GL_CULL_FACE);
3 //2.关闭
4 glDisable(GL_CULL_FACE);
5 //3. 指定剔除面:mode GL_FRONT GL_BACK GL_FRONT_AND_BACK 
6 void glCullFace(GLenum mode);

案例理解

001 图形变换

// 召唤场景
void RenderScene(void)
{
    // Clear the window with current clearing color
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
   
    //压栈
    modelViewMatrix.PushMatrix();
    M3DMatrix44f mCamera;
    cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera);
    
    //矩阵乘以矩阵堆栈的顶部矩阵，相乘的结果随后简存储在堆栈的顶部
    modelViewMatrix.MultMatrix(mCamera);
    
    M3DMatrix44f mObjectFrame;
    //只要使用 GetMatrix 函数就可以获取矩阵堆栈顶部的值，这个函数可以进行2次重载。用来使用GLShaderManager 的使用。或者是获取顶部矩阵的顶点副本数据
    objectFrame.GetMatrix(mObjectFrame);
    
    //矩阵乘以矩阵堆栈的顶部矩阵，相乘的结果随后简存储在堆栈的顶部
    modelViewMatrix.MultMatrix(mObjectFrame);
    
    /* GLShaderManager 中的Uniform 值——平面着色器
     参数1：平面着色器
     参数2：运行为几何图形变换指定一个 4 * 4变换矩阵
     --transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix() 获取的
     GetMatrix函数就可以获得矩阵堆栈顶部的值
     参数3：颜色值（黑色）
     */
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vBlack);
    
    switch(nStep) {
        case 0:
            //设置点的大小
            glPointSize(4.0f);
            pointBatch.Draw();
            glPointSize(1.0f);
            break;
        case 1:
            //设置线的宽度
            glLineWidth(2.0f);
            lineBatch.Draw();
            glLineWidth(1.0f);
            break;
        case 2:
            glLineWidth(2.0f);
            lineStripBatch.Draw();
            glLineWidth(1.0f);
            break;
        case 3:
            glLineWidth(2.0f);
            lineLoopBatch.Draw();
            glLineWidth(1.0f);
            break;
        case 4:
            DrawWireFramedBatch(&triangleBatch);
            break;
        case 5:
            DrawWireFramedBatch(&triangleStripBatch);
            break;
        case 6:
            DrawWireFramedBatch(&triangleFanBatch);
            break;
    }
    
    //还原到以前的模型视图矩阵（单位矩阵）
    modelViewMatrix.PopMatrix();
    
    // 进行缓冲区交换
    glutSwapBuffers();
}

002 甜甜圈

//窗口改变
void ChangeSize(int w, int h)
{
    //1.防止h变为0
    if(h == 0)
        h = 1;
    
    //2.设置视口窗口尺寸
    glViewport(0, 0, w, h);
    
    //3.setPerspective函数的参数是一个从顶点方向看去的视场角度（用角度值表示）
    // 设置透视模式，初始化其透视矩阵
    viewFrustum.SetPerspective(35.0f, float(w)/float(h), 1.0f, 100.0f);
    
    //4.把透视矩阵加载到透视矩阵对阵中
    projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());
    
    //5.初始化渲染管线
    transformPipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatix, projectionMatrix);
}