OpenGL面剔除方法怎么用

現(xiàn)在我們用 OpenGL 繪制了如下的立方體：

    

不管我們?cè)趺葱D(zhuǎn)立方體，從任何一個(gè)方向去看它，最多都只能看到三個(gè)面。

那么對(duì)于 OpenGL 來(lái)說(shuō)，那看不到的另外三個(gè)面完全可以不用繪制它，從而提高繪制的性能。

面剔除

既然現(xiàn)在要把看不到的面丟棄，那么問(wèn)題就來(lái)了：

如何去確定哪個(gè)面看得到，哪個(gè)面看不到呢？

在 OpenGL 中允許檢查所有正面朝向觀察者的面，并渲染它們，而丟棄所有背向觀察者的面，這就可以節(jié)省片段著色器的運(yùn)行。

所以，我們要做的就是告訴 OpenGL 哪個(gè)面是正面，哪個(gè)面是背面。 

通過(guò)頂點(diǎn)連接順序確定正反面

當(dāng)我們通過(guò)三角形來(lái)繪制形狀時(shí)，會(huì)定義頂點(diǎn)連接的順序，它可能是順時(shí)針或逆時(shí)針。

 

上圖中，左側(cè)三角形就是順時(shí)針?lè)较颍覀?cè)就是逆時(shí)針?lè)较颉?/p>

而 OpenGL 就是利用這個(gè)三角形的順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较騺?lái)決定三角形是正面還是反面。

默認(rèn)情況下，逆時(shí)針的頂點(diǎn)連接順序被定義為三角形的正面

逆時(shí)針或順時(shí)針都是相對(duì)于觀察者方向的

當(dāng)定義頂點(diǎn)順序時(shí)，應(yīng)該想象對(duì)應(yīng)的三角形是面向你的，所以定義的三角形頂點(diǎn)方向應(yīng)該逆時(shí)針的。

這樣定義的好處在于三角形頂點(diǎn)的實(shí)際連接順序是在光柵化階段進(jìn)行的，也就是頂點(diǎn)著色器運(yùn)行之后，這些頂點(diǎn)就是以觀察者視角所見(jiàn)的了。

對(duì)于上圖，左側(cè)三角形 1 -> 2 ->3 的連接順序是順時(shí)針的，這是在觀察者位于屏幕前看到的，如果觀察者位于屏幕后，連接順序依舊是 1 -> 2 -> 3 ，那么就是逆時(shí)針了。

這也是為什么說(shuō)，定義三角形頂點(diǎn)順序時(shí)要假設(shè)三角形是面向你的，保證逆時(shí)針定義，并且可以根據(jù)觀察者方向的改變，順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较驎?huì)發(fā)生改變。

如下圖：

 

三角形的頂點(diǎn)順序都 1 -> 2 -> 3，當(dāng)我們定義這個(gè)順序時(shí)，都是假設(shè)觀察者正面向這個(gè)三角形呢，所以都是逆時(shí)針定義的。

但是從右側(cè)眼鏡處來(lái)觀察，右側(cè)三角形方向是逆時(shí)針的，左側(cè)三角形方向是順時(shí)針的，這就是因?yàn)閷?duì)于右側(cè)三角形來(lái)說(shuō)，觀察者方向和當(dāng)初定義順序時(shí)的假設(shè)方向一致，而對(duì)于左側(cè)三角形，觀察者方向就和定義順序時(shí)的假設(shè)方向相反了，所以從反方向來(lái)看就成了順時(shí)針了。

這樣一來(lái)，在面剔除的優(yōu)化下，右側(cè)面可見(jiàn)，左側(cè)面不可見(jiàn)了，也就是面向觀察者的正面可見(jiàn)，反面不可見(jiàn)了。

看了好多文章，都沒(méi)有講：為什么要逆時(shí)針定義三角形方向，但是觀察時(shí)卻成了順時(shí)針了，就是因?yàn)楫?dāng)初定義的逆時(shí)針?lè)较蚱鋵?shí)是和觀察者方向掛鉤的。

當(dāng)上圖的觀察者方向變成了左側(cè)，那么頂點(diǎn)連接順序都還是  1 -> 2 -> 3 的情況下，左側(cè)三角形的順序就和當(dāng)初定義頂點(diǎn)順序一樣成了逆時(shí)針可見(jiàn)，而右側(cè)的三角形頂點(diǎn)順序就成了順時(shí)針不可見(jiàn)。

明白了這一點(diǎn)，就對(duì)于面剔除更加清晰了。 

具體使用

在 OpenGL 中可以通過(guò)如下方法開(kāi)啟面剔除：

1glEnable(GLES20.GL_CULL_FACE) 

默認(rèn)情況下，面剔除是關(guān)閉的。

開(kāi)啟面剔除后，所有的背向觀察者的面都會(huì)被丟棄，節(jié)省渲染性能。

另外，OpenGL 還提供了其他功能來(lái)選擇要剔除的面。

1    public static native void glCullFace(
2        int mode
3    ); 

有三個(gè)模式可選：

• GL_BACK：只剔除背向面

• GL_FRONT：只剔除正向面

• GL_FRONT_AND_BACK：剔除正向面和背向面

glCullFace 的初始值是 GL_BACK，只剔除背向面。

除了需要剔除的面之外，還可以通過(guò)調(diào)用 glFrontFace 方法告訴 OpenGL 將順時(shí)針的面（而不是逆時(shí)針的面）定義為正向面。

1    public static native void glFrontFace(
2        int mode
3    ); 

它有兩個(gè)選項(xiàng)：

• GL_CCW：代表逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎蛎?/p>

• GL_CW：代表順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎蛎?/p>

glFrontFace 模式值是 GL_CCW，逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎蛎妗?/p>

現(xiàn)假設(shè)開(kāi)啟面剔除，并且剔除正向，順時(shí)針為正向：

1    glEnable(GL_CULL_FACE);
2    glCullFace(GL_FRONT);
3    glFrontFace(GL_CW);