在上一篇文章中，画了个金字塔，并且给金字塔封了个底，今天再来画个圈。
效果图如下
看到图也知道，这个看起来就比上篇文章里面的金字塔高级很多(应该不会只有我这么想把)。
先简单介绍一下画这个圈的最主要的方法
void gltMakeTorus(GLTriangleBatch& torusBatch, GLfloat majorRadius, GLfloat minorRadius, GLint numMajor, GLint numMinor);
参数解释:
参数1：GLTriangleBatch 容器帮助类
参数2：外边缘半径
参数3：内边缘半径
参数4、5：主半径和从半径的细分单元数量(一般参数4是参数5的2倍)
这是GLTools.h提供的一个绘制图像的方法，里面还有好几个别的图案，有机会的话，在别的文章中再一一展示。
void gltMakeSphere(GLTriangleBatch& sphereBatch, GLfloat fRadius, GLint iSlices, GLint iStacks);
void gltMakeDisk(GLTriangleBatch& diskBatch, GLfloat innerRadius, GLfloat outerRadius, GLint nSlices, GLint nStacks);
void gltMakeCylinder(GLTriangleBatch& cylinderBatch, GLfloat baseRadius, GLfloat topRadius, GLfloat fLength, GLint numSlices, GLint numStacks);
void gltMakeCube(GLBatch& cubeBatch, GLfloat fRadius);
那么直接开始吧。
属性声明
这次的属性跟上一篇文章的差不多，就只有一个容器类不一样。
//设置角色帧，作为相机
GLFrame viewFrame;
//设置图片绘制时的投影方式
GLFrustum viewFrustum;
//容器类
GLTriangleBatch torusBatch;
// 投影矩阵堆栈
GLMatrixStack modelViewMatix;
// 模型视图矩阵堆栈
GLMatrixStack projectionMatrix;
//几何变换的管道
GLGeometryTransform transformPipeline;
// 存储着色器管理工具类
GLShaderManager shaderManager;
main方法
应该还是差不多的
int main(int argc, char* argv[])
{
gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH | GLUT_STENCIL);
glutInitWindowSize(800, 600);
glutCreateWindow("画个圈");
glutReshapeFunc(ChangeSize);
glutSpecialFunc(SpecialKeys);
glutDisplayFunc(RenderScene);
GLenum err = glewInit();
if (GLEW_OK != err) {
fprintf(stderr, "GLEW Error: %s\n", glewGetErrorString(err));
return 1;
}
SetupRC();
glutMainLoop();
return 0;
}
ChangeSize
void ChangeSize(int w, int h)
{
//设置窗口大小
glViewport(0, 0, w, h);
//设置透视投影
viewFrustum.SetPerspective(35, float(w)/float(h), 1, 300);
//加载透视投影
projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());
//设置变换管线以使用两个矩阵堆栈
transformPipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatix, projectionMatrix);
}
RenderScene
这里我们使用的不再是平面着色器，而使用的默认光源着色器，这个着色器可以通过光源、阴影效果提现立体效果。
void RenderScene()
{
//清理各种缓存
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
//矩阵压栈，注意这里push了viewFrame进去
modelViewMatix.PushMatrix(viewFrame);
//颜色
GLfloat red[] = {0.8,0.3,0.4,1};
//使用默认光源着色器
//通过光源、阴影效果提现立体效果
//参数1：GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT 默认光源着色器
//参数2：模型视图矩阵
//参数3：投影矩阵
//参数4：基本颜色值
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT, transformPipeline.GetModelViewMatrix(), transformPipeline.GetProjectionMatrix(), red);
//绘制
torusBatch.Draw();
//出栈
modelViewMatix.PopMatrix();
glutSwapBuffers();
}
SetupRC
用gltMakeTorus我们不用去考虑顶点啥的，真的是太方便啦。
void SetupRC()
{
//黑色背景
glClearColor(0, 0, 0, 1);
//视角往前移动
viewFrame.MoveForward(7);
//初始化管理器
shaderManager.InitializeStockShaders();
//画圈
gltMakeTorus(torusBatch, 1, 0.3, 40, 20);
}
SpecialKeys
还是一样的操作
//控制Camera的移动，从而改变视口
void SpecialKeys(int key, int x, int y)
{
if (key == GLUT_KEY_UP) {
viewFrame.RotateWorld(m3dRadToDeg(-0.5), 1, 0, 0);
}
if (key == GLUT_KEY_DOWN) {
viewFrame.RotateWorld(m3dRadToDeg(0.5), 1, 0, 0);
}
if (key == GLUT_KEY_LEFT) {
viewFrame.RotateWorld(m3dRadToDeg(-0.5), 0, 1, 0);
}
if (key == GLUT_KEY_RIGHT) {
viewFrame.RotateWorld(m3dRadToDeg(0.5), 0, 1, 0);
}
glutPostRedisplay();
}
到此，就算是绘制过程告一段落了，跑起来看看。
运行效果
正面乍看一下似乎已经完工了，尝试旋转一下。
啧啧啧。那么这就是标题里面提到的正背面剔除、深度测试。
那么这些又分别是什么呢
这里先解释一下。
正背面剔除
在绘制3D场景的时候，我们需要决定哪些部分对于观察者可见，或者哪些部分对观察者不可见。对于不可见的部分，应该及早丢弃。例如在一个不透明的墙壁后，就不应该渲染。这种情况叫做”隐藏⾯消除”(Hidden surface elimination)。
当我们观察一个3D图形，不论从哪个方向去观察，最多可以看到三个面。
只能看到三个面，那绘制这三个面以外的图形，就成了多余的部分，看又看不到，绘制出来做什么。
所以Open GL 就 通过分析顶点数据 然后用 正背面剔除 来帮助我们实现将多余部分剔除。且对于程序来说，做正背面剔除也能提高渲染性能。
说了这么多，到底要怎么做呢？直接看代码。
//开启表⾯面剔除(默认背⾯面剔除)
glEnable(GL_CULL_FACE);
//用户指定哪个环绕顺序为正面 可选值为：GL_CW、 GL_CCW
//默认传入GL_CCW
glFrontFace(GL_CCW);
//⽤户选择剔除哪个面(正面/背面)
//默认为背面
glCullFace(GL_BACK);
没错，就只要这么三行代码，就可以解决我们上面出现的绘制图形花里胡哨的问题。
在RenderScene中加入这三行代码，我们再看看运行效果
void RenderScene()
{
//清理各种缓存
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
//开启表⾯面剔除(默认背⾯面剔除)
glEnable(GL_CULL_FACE);
//用户指定哪个环绕顺序为正面 可选值为：GL_CW、 GL_CCW
//默认传入GL_CCW
glFrontFace(GL_CCW);
//⽤户选择剔除哪个面(正面/背面)
//默认为背面
glCullFace(GL_BACK);
//矩阵压栈，注意这里push了viewFrame进去
modelViewMatix.PushMatrix(viewFrame);
//颜色
GLfloat red[] = {0.8,0.3,0.4,1};
//使用默认光源着色器
//通过光源、阴影效果跟提现立体效果
//参数1：GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT 默认光源着色器
//参数2：模型视图矩阵
//参数3：投影矩阵
//参数4：基本颜色值
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT, transformPipeline.GetModelViewMatrix(), transformPipeline.GetProjectionMatrix(), red);
//绘制
torusBatch.Draw();
//出栈
modelViewMatix.PopMatrix();
glutSwapBuffers();
}
看起来已经跟效果图一模一样了，但是这才说了正背面剔除呢，深度测试啥的都还没开始，不会这么轻易结束的。
所以再看下面这张图。
当有重叠部分出现的时候，就又有问题了。那么这就是跟深度测试有关东西了。
深度测试
- 什么是深度？
深度其实就是该像素点在3D世界中距离摄像机的距离，也就是(x,y,z)中的z值。 - 什么是深度缓冲区？
深度缓存区,就是一块内存区域，专门存储着每个像素点(绘制在屏幕上的)深度值。深度值(Z值)越大， 则离摄像机就越远。 - 为什么需要深度缓冲区?
在不使⽤深度测试的时候，如果我们先绘制一个距离比较近的物体，再绘制距离较远的物体。因为距离远的位图后绘制，就会把距离近的物体覆盖掉。
但有了深度缓冲区后，绘制物体的顺序就不那么重要了。
实际上只要存在深度缓冲区，OpenGL 都会把像素的深度值写入到缓冲区中。 除⾮调用glDepthMask(GL_FALSE)来禁止写入。 - 什么是深度测试？
深度缓冲区(DepthBuffer)和颜⾊缓存区(ColorBuffer)是对应的。颜色缓存区存储像素的颜⾊信息，而深度缓冲区存储像素的深度信息。在决定是否绘制一个物体表面时, 首先要将表面对应的像素的深度值与当前深度缓冲区中的值进⾏比较。如果大于深度缓冲区中的值，则丢弃这部分。否则就利用这个像素对应的深度值和颜⾊值。分别更新深度缓冲区和颜⾊缓存区。这个过程称为”深度测试”。
又是跟上面一样说了一大堆，就是为了解决上面那张图里面的图像重叠时出现的深度错乱的问题。
那么，代码又要怎么实现呢？来，看代码。
//开启深度测试
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
好了，只要这么一行。。。。。。这里就不多说啥了，也放到RenderScene里面看看效果。
OK，解决了，再怎么转都没有出现什么奇怪的效果了。。。
那么这个圈就画到这里。下篇文章见。
