LearnOpenGL学习笔记——面剔除

面剔除

尝试在脑子中想象一个3D立方体，数数你从任意方向最多能同时看到几个面。如果你的想象力不是过于丰富了，你应该能得出最大的面数是3。你可以从任意位置和任意方向看向这个球体，但你永远不能看到3个以上的面。所以我们为什么要浪费时间绘制我们不能看见的那3个面呢？如果我们能够以某种方式丢弃这几个看不见的面，我们能省下超过50%的片段着色器执行数！
如果我们想象任何一个闭合形状，它的每一个面都有两侧，每一侧要么面向用户，要么背对用户。如果我们能够只绘制面向观察者的面呢？

这正是面剔除(Face Culling)所做的。OpenGL能够检查所有面向(Front Facing)观察者的面，并渲染它们，而丢弃那些背向(Back Facing)的面，节省我们很多的片段着色器调用（它们的开销很大！）。但我们仍要告诉OpenGL哪些面是正向面(Front Face)，哪些面是背向面(Back Face)。OpenGL使用了一个很聪明的技巧，分析顶点数据的环绕顺序(Winding Order)。

环绕顺序

当我们定义一组三角形顶点时，我们会以特定的环绕顺序来定义它们，可能是顺时针(Clockwise)的，也可能是逆时针(Counter-clockwise)的。每个三角形由3个顶点所组成，我们会从三角形中间来看，为这3个顶点设定一个环绕顺序。

我们可以选择定义顶点2或者顶点3

float vertices[] = {
    // 顺时针
    vertices[0], // 顶点1
    vertices[1], // 顶点2
    vertices[2], // 顶点3
    // 逆时针
    vertices[0], // 顶点1
    vertices[2], // 顶点3
    vertices[1]  // 顶点2  
};

OpenGL在渲染图元的时候使用这个信息来决定一个三角形是一个正向三角形还是北向三角形。

如何做面剔除

OpenGL能够丢弃那些渲染为背向三角形的三角形图元。既然已经知道如何设置顶点的环绕顺序了，我们就可以使用OpenGL的面剔除选项了，它默认是禁用状态的。

	//要想启用面剔除，我们只需要启用OpenGL的GL_CULL_FACE选项
	glEnable(GL_CULL_FACE);

目前我们在渲染片段的时候能够节省50%以上的性能，但注意这只对像立方体这样的封闭形状有效。当我们想要绘制上一节中的草时，我们必须要再次禁用面剔除，因为它们的正向面和背向面都应该是可见的。

//OpenGL允许我们改变需要剔除的面的类型。如果我们只想剔除正向面而不是背向面会怎么样？我们可以调用//glCullFace来定义这一行为：
glCullFace(GL_FRONT);
//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。除了需要剔除的面之外，我们也可以通过调用glFrontFace，告诉OpenGL我们希望将顺时针的面（而不是逆时针的面）定义为正向面：

glFrontFace(GL_CCW);

默认值是GL_CCW，它代表的是逆时针的环绕顺序，另一个选项是GL_CW，它（显然）代表的是顺时针顺序。我们可以来做一个实验，告诉OpenGL现在顺时针顺序代表的是正向面：