面剔除（Face culling）

• OpenGL會(huì)檢查所有面片，渲染那些面向視角的面片而丟棄那些背向的，減少片元著色器的調(diào)用次數(shù)。而這正是面剔除（face culling） 所做的。

1. 旋轉(zhuǎn)順序（Winding order）

• 當(dāng)我們定義三角形頂點(diǎn)集合時(shí)我們按特定的旋轉(zhuǎn)順序進(jìn)行定義——順時(shí)針或逆時(shí)針。如下圖所示：（圖片取自書(shū)中）
  
  三角形旋轉(zhuǎn)順序
• 如上圖所示，我們首先確定頂點(diǎn)1，根據(jù)頂點(diǎn)2或3的選擇定義了三角形的旋轉(zhuǎn)順序，如下代碼所示：

float vertices[] = {
    // 順時(shí)針
    vertices[0],   // 頂點(diǎn)1
    vertices[1],   // 頂點(diǎn)2
    vertices[2],   // 頂點(diǎn)3
    // 逆時(shí)針
    vertices[0],   // 頂點(diǎn)1
    vertices[2],   // 頂點(diǎn)3
    vertices[1],   // 頂點(diǎn)2
}

• 從上可知，三角形基元的三個(gè)頂點(diǎn)包含了旋轉(zhuǎn)順序信息，OpenGL可以使用該信息在渲染基元時(shí)確定三角形是正向還是背向。默認(rèn)情況下，使用逆時(shí)針定義的三角形處理時(shí)被確定為正向的。
• 實(shí)際的旋轉(zhuǎn)順序是在光柵化階段進(jìn)行計(jì)算的，那時(shí)頂點(diǎn)著色器已經(jīng)運(yùn)行完畢，頂點(diǎn)是以觀察者的視角進(jìn)行查看的。這時(shí)，那些面向觀察者的三角形的旋轉(zhuǎn)順序剛好是正向的，而立方體背面的三角形的旋轉(zhuǎn)順序則被反轉(zhuǎn)，變?yōu)楸诚虻?。如下圖所示：（圖片取自書(shū)中）
  
  視角下的三角形面片

2. 面剔除

• 從上一小節(jié)我們知道，如果三角形基元被渲染為背向三角形，OpenGL能夠丟棄這些三角形基元。因此，我們首先將立方體的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)順序進(jìn)行定義。

float cubeVertices[] = {
    // 背面
    -0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 0.0f,  // 左下
     0.5f,  0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,  // 右上
     0.5f, -0.5f, -0.5f,  1.0f, 0.0f,  // 右下
     0.5f,  0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,  // 右上
    -0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 0.0f,  // 左下
    -0.5f,  0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,  // 左上
    // 正面
    -0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,
     0.5f, -0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
     0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 1.0f,
     0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 1.0f,
    -0.5f,  0.5f,  0.5f,  0.0f, 1.0f,
    -0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,
    // 左面
    -0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
    -0.5f,  0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,
    -0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
    -0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
    -0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,
    -0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
    // 右面
     0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
     0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
     0.5f,  0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,
     0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
     0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
     0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,
    // 下面
    -0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
     0.5f, -0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,
     0.5f, -0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
     0.5f, -0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
    -0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,
    -0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
    // 上面
    -0.5f,  0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
     0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
     0.5f,  0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,
     0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
    -0.5f,  0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
    -0.5f,  0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f
};

• 其次，我們啟用面剔除。注意：面剔除只針對(duì)封閉圖形如立方體才有意義。

glEnable(GL_CULL_FACE);

• OpenGL同時(shí)允許我們使用glCullFace函數(shù)設(shè)定剔除的面片類(lèi)型。

// 參數(shù)
// GL_BACK: 剔除背向面片（默認(rèn)）
// GL_FRONT: 剔除正向面片
// GL_FRONT_AND_BACK: 剔除正向和背向面片
glCullFace(GL_FRONT);

• OpenGL還允許我們使用glFrontFace函數(shù)將哪種旋轉(zhuǎn)順序設(shè)定為正向的。

// 參數(shù)
// GL_CCW: 逆時(shí)針為正向
// GL_CW:  順時(shí)針為正向
glFrontFace(GL_CCW);

• 作一個(gè)簡(jiǎn)單測(cè)試，我們讓OpenGL剔除背面，但是把順時(shí)針的旋轉(zhuǎn)順序設(shè)定為正向。

glEnable(GL_CULL_FACE);
glCullFace(GL_BACK);
glFrontFace(GL_CW);

• 渲染效果（需要進(jìn)行一定旋轉(zhuǎn)，讓視角處于上平面上方）。

  
  
  剔除正向面片
• 上面的渲染與下面的代碼效果是一樣的，即相當(dāng)于剔除正向視角的基元。

glEnable(GL_CULL_FACE);
glCullFace(GL_FRONT);