8、OpenGL初探之OpenGL圖像渲染對隱藏面消除的理解

直接開始正題,還是以我們的甜甜圈為例子,先看一下隱藏面剔除前后的效果,然后再解釋一下隱藏面剔除的應(yīng)用場景和好處



圖1、剔除前的GL_FILL光柵化效果,可能效果還不是太明顯


圖2、剔除后的GL_Fill光柵化效果


圖3、剔除前的GL_LINE光柵化效果,能明顯的看出背面也被渲染出來了


圖4、剔除后的GL_LINE光柵化效果,已經(jīng)能夠看出來沒有背面


圖5、剔除前的GL_POINT點光柵化效果


圖6、剔除后的GL_POINT點光柵化效果,效果已經(jīng)非常顯著了

一、OpenGL圖像渲染上述問題的產(chǎn)生?

? ? ? ? ? ?在繪制3D場景的時候,我們需要決定哪些部分是觀察者可見的,或者哪些部分是觀察者不可見的,對于不可見的部分應(yīng)該及早丟棄,舉個很明顯的例子,一個正方體,不管你怎么調(diào)整角度,你也最多只能同時看到正方體中的三個面。從正方體類推多面體甚至復(fù)雜的3D物體,不難理解,有一半你看不到的面,在圖像渲染的時候是可以不需要渲染的,而只渲染你看得到的那一部分圖像,看不到的那一部分不渲染,這樣整體性能至少可以提升50%(因為渲染少了一半的工作量),這個情況就是所謂的“隱藏面消除”(也稱正背面剔除)。


二、嘗試利用“油畫算法”去解決這種問題

油畫算法:也就是先繪制場景中離觀察者較遠的物體,再繪制較近的物體。簡單來說,就是利用后畫的圖像將先畫的蓋住,但是從圖像渲染上來講,同一個區(qū)域會繪制多次,性能不夠好,并且在將圖像互相疊加的情況下,油畫算法將處理不了。


圖3、多個圖像疊加,油畫算法處理不了

三、真正有效的解決辦法就是:隱藏面剔除(也叫正背面剔除Face Culling)

正背面剔除功能是OpenGL可以做到根據(jù)你傳入的觀察者的位置自動檢查所有正面朝向觀察者的面,并渲染它們,從而丟棄背面朝向的面,這樣可以節(jié)省片元著色器的性能。

那么問題來了,正背面剔除,顧名思義,渲染的時候是需要知道正面和背面的,那么怎么讓系統(tǒng)知道哪一面是正面呢,或者我們怎么自定義哪一面是正面呢?

OpenGL可以通過分析頂點數(shù)據(jù)的順序來確定正背面

正面:按照逆時針頂點連接順序的三角形面。

反面:按照順勢正頂點連接順序的三角形面。

圖三、連接圖示,圖片轉(zhuǎn)載來自(簡書名?CC老師_HelloCoder)已獲取授權(quán)?

當(dāng)然正面和背面是有三角形頂點定義順序和觀察者的方向共同決定的,隨著觀察者角度方向的變化,正背面也會跟著改變。

開啟隱藏面消除代碼部分

1、開啟表面剔除(默認背面剔除)

void glEnable(GL_CULL_FACE)

2、關(guān)閉表面剔除(默認背面剔除)

void glDisable(GL_CULL_FACE)

3、用戶選擇剔除哪個面(正面/背面)

void glCullFace(GLenum mode)

mode參數(shù)為: GL_CW,GL_CCW, 默認值:GL_CCW ?(剔除背面)

4、用戶指定繞序那個為正面

glFrontFace(GL_CW);

mode參數(shù)為: GL_FRONT,GL_BACK,GL_FRONT_AND_BACK 默認GL_BACK

例如,剔除正面實現(xiàn)

1、第一種

glCullFace(GL_BACK);?

glFrontFace(GL_CW);

2、第二種

void glCullFace(GL_FRONT);


[溪浣雙鯉的技術(shù)摸爬滾打之路](http://www.itdecent.cn/p/3fbecd65faae)

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