我的 OpenGL 專題學習目錄，希望和大家一起學習交流進步！

• OpenGL學習（一）-- 術語瞭解
• OpenGL學習（二）-- Xcode 搭建 OpenGL 環境
• OpenGL學習（三）-- OpenGL 基礎渲染
• OpenGL學習（四）-- 正面&背面剔除和深度測試
• OpenGL學習（五）-- 裁剪與混合
• OpenGL學習（六）-- 基礎紋理
• OpenGL學習（七）-- 基礎變化綜合練習實踐總結
• OpenGL學習（八）-- OpenGL ES 初探（上）
• OpenGL學習（九）-- OpenGL ES 初探（下）GLKit
• OpenGL學習（十）-- 著色語言 GLSL 語法介紹
• OpenGL學習（十一）-- 用 GLSL 實現載入圖片
• OpenGL學習（十二）-- OpenGL ES 紋理翻轉的策略對比

一、渲染中可能會出現的問題（不希望出現的幾何圖形）

預設情況下，我們所渲染的每個點、線或三角形都會再螢幕上進行光柵化，並按照在組合圖元批次時指定的順序排列，這在某些情況下會產生問題。

如果我們繪製一個由很多個三角形組成的實體物件，那麼第一個繪製的三角形可能會被後面繪製的三角形覆蓋。如下圖這個像游泳圈似的模型，其中一些三角形在游泳圈的背面，另一些在正面，正常我們應該是看不到背面的（不考慮透明幾何體的特殊情況）。這樣的話，三角形繪製的順序可能會一團糟，就變成了下圖的樣子：

二、解決方法

1. 油畫法（painters algorithm）:

對這些三角形排序，先渲染較遠的三角形，再在它們上方渲染較近的三角形。但這種方法在圖形處理中效率很低，必須在任何發生重疊的地方對每個畫素進行兩次寫操作，速度會變慢。並且對獨立的三角形排序的開銷會過高。所以一般不推薦使用。

2. 正面&背面剔除:

對正面和背面三角形進行區分的原因之一就是為了進行剔除。背面剔除能極大提高效能，避免上圖出現的問題。它很高效，在渲染的圖元裝配階段就整體拋棄了一些三角形。

開啟背面剔除： glEnable(GL_CULL_FACE);

關閉背面剔除： glDisable(GL_CULL_FACE);

請注意，我們並沒有知名剔除的是正面還是背面。這是由另外一個函式 glCullFace 控制的。

void glCullFace(GLenum mode);
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mode 引數的可用值為 GL_FRONT、GL_BACK 或 GL_FRONT_AND_BACK。這樣要消除不透明物體的內部幾何圖形就需要兩行程式碼：

void glCullFace(GL_BACK);
glEnable(GL_CULL_FACE);
複製程式碼

在某些情況下，剔除實體幾何體的正面也很有必要，比如要顯示圖形內部渲染的時候。在渲染透明物件時（下面馬上就會講到混合），我們經常會對一個物件進行兩次渲染，第一次會開啟透明並剔除正面，第二次則消除背面。這樣就在渲染正面之前渲染了背面，這也是渲染透明物體的需要。

但是在開啟背面剔除後，會發現上面的游泳圈模型還是顯示的有問題，如圖：

3. 深度測試:

• 深度：

深度 就是在 openGL 座標系中，畫素點的 Z 座標距離觀察者的距離。觀察者可能放在座標系的任何位置，那麼，就不能簡單的說 Z 數值越大或越小，就是越靠近觀察者。 如果觀察者在Z軸的正方向，Z 值大的靠近觀察者，如果是在Z軸的反方向，則 Z 值小的更靠近觀察者。

• 深度緩衝區（DepthBuffer）：

深度緩衝區 原理就是把一個距離觀察平面（近裁剪面）的深度值（或距離）與視窗中的每個畫素相關聯。 首先，使用 glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT)，把所有畫素的深度值設定為最大值。 如果啟用了深度緩衝區，在繪製每個畫素之前，OpenGL 會把它的深度值和已經儲存在這個畫素的深度值進行比較。如果，新畫素深度值 < 原先畫素深度值，則新畫素值會取代原先的；反之，新畫素值被遮擋，它的顏色值和深度將被丟棄。 這個比較、丟棄的過程就叫做 深度測試，深度測試是另一種高效消除隱藏面的技術。

申請一個顏色緩衝區和一個深度緩衝區：

glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH | GLUT_STENCIL);
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要 啟用 深度測試，只需呼叫 glEnable(GL_DEPTH_TEST);

關閉 深度測試： glDisable(GL_DEPTH_TEST);

如果沒有深度緩衝區，那麼啟動深度測試的命令將被忽略。 在繪製場景前，清除顏色緩衝區和深度緩衝區：

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
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開啟了深度測試後，我們終於得到了一個我們想要的游泳圈模型：

清除深度緩衝區的預設值是1.0，表示最大的深度值，深度值的範圍在[0,1]之間。 使用者通過 glDepthFunc(GLenum func) 函式指定深度測試的規則，這個函式包括一個引數，如下表：

z-fighting（z衝突、閃爍）問題:

• 避免深度值相同造成的z-fighting衝突問題的幾種做法：
• 1. 在第二次繪製時，插入一個少量的偏移。
• 2. 使用 glPolygonOffset 函式調節片段的深度值，使得深度值偏移而不產生重疊。
• 3. 使用更高位數的深度緩衝區，通常使用的深度緩衝區是 24 位的，現在有一些硬體使用使用 32 位的緩衝區，使精確度得到提高。

以上的總結參考了並部分摘抄了以下文章，非常感謝以下作者的分享！：

1、《OpenGL超級寶典 第5版》

2、《OpenGL程式設計指南（第八版）》

3、作者 The fool 的《OpenGL學習腳印：深度測試(depth testing)》

4、作者 lysc_forever的《OpenGL中的深度、深度快取、深度測試》

轉載請備註原文出處，不得用於商業傳播——凡幾多