先引入一个案例：

    // 创立一个甜甜圈    //void gltMakeTorus(GLTriangleBatch& torusBatch, GLfloat majorRadius, GLfloat minorRadius, GLint numMajor, GLint numMinor);    //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    gltMakeTorus(torusBatch, 1.0f, 0.3f, 52, 26);

设置一个甜甜圈，为了表现出阴影效果和立体效果，选取默认光源着色器开始渲染：

    GLfloat vRed[] = { 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };    //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(), vRed);        torusBatch.Draw();

效果如下：

可以看到，这种方式下，渲染出来的图形是有问题的，由于OpenGL并不知道图形的哪边是正面，导致我们旋转的时候把背面给转出来了，为理解决这个问题，OpenGL引入了”隐藏面消除“的概念：
在绘制3d场景时，我们需要决定哪部分是对观察者可见，哪部分是不可见的，对于不可见的部分，应该及早丢弃

隐藏面消除处理方案

油画算法：

先绘制场景中离观察者较远的物体，再绘制较劲的物体：如下图，先绘制红色部分，再绘制黄色部分，最后绘制灰色部分。

油画算法的弊端：

1. 图形相互叠加的场景无法解决，如下图：

   
   image.png
2. 白费性能，例如上图，三个图形相交的区域，进行了三次渲染，这是不必要的。

所以，油画算法对于隐藏面消除是不适用的。

正背面剔除

原理分析：一个3d图形，你从任何一个方向去观察，最多只能看到三个面。所以，我们就没必要去渲染看不见的面，假如可以的话，OpenGL的渲染性能能提高最少%50。

OpenGL 可以做到检查所有正面朝向观察者的面,并渲染它们.从?丢弃背面朝向的面. 这样可以节约?元着??的性能.

那么问题来了：
如何告诉OpenGL哪边是正面，哪边是背面？

处理方案：（分析顶点顺序）
OpenGL默认认为：按照逆时针顶点连接顺序的三角形被称为正面，反之，顺时针进行顶点连接的三角形就是背面

案例分析：

当观察者在右边时，右边三角形为正面，左边三角形为背面；
当观察者在左边时，右边三角形为背面，左边三角形为正面。

所以，正面和背面是根据三角形的顶点顺序和观察者的位置共同决定的。

正背面剔除的函数示例：

    //开启表面剔除（默认是背面剔除）    glEnable(GL_CULL_FACE);        //关闭表面剔除（默认是背面剔除）    glDisable(GL_CULL_FACE);        //客户可以选择剔除哪个面 :GL_FRONT,GL_BACK,GL_FRONT_AND_BACK ,默认GL_BACK    glCullFace(GL_BACK);        //客户指定绕序哪边为正面（可以指定顺时针为正面，不过不建议这么做）GL_CW(顺时针) GL_CCW(逆时针)    glFrontFace(GL_CCW);

在上面的例子中，开启正背面消除后的效果如下：

        glEnable(GL_CULL_FACE);        glFrontFace(GL_CCW);        glCullFace(GL_BACK);        //画完要取消，保证单次渲染的独立性        glDisable(GL_CULL_FACE);

看到，背面的黑影已经没有了，但是，仔细看！！！发现有一部分如同被咬掉了：

那么这个问题是如何产生的？又该如何处理呢？继续往下看。

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,Z值。

什么是深度缓冲区?
深度缓冲区,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?深度测试的时候,假如我们先绘制一个距离?较近的物体,再绘制距离较远的物体,则距离远的位图由于后绘制,会把距离近的物体覆盖掉。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,只需存在深度缓冲区,OpenGL 都会把像素的深度值写入到缓冲区中. 除?调? glDepthMask(GL_FALSE) 来禁止写?。

简而言之，一个像素对应一个深度值，假如需要渲染的深度比已经存在的深度还要大，那么就不会进行渲染。这个过程就叫做深度测试。
继续上面的例子：

//开启深度测试glEnable(GL_DEPTH_TEST);//取消深度测试glDisable(GL_DEPTH_TEST);

效果如下：

我们还可以自己设置深度判断测试的模式

开启深度测试就肯定没问题了吗？实际上还是会有两个问题：

1. 假如两个深度值一样或者者相差很小以至于OpenGL无法判断该怎样办？（ZFighting）
2. 如何解决半透明的颜色？(混合)

ZFighting

怎样出现的？
开启深度测试后,OpenGL 就不会再去绘制模型被遮挡的部分。这样实现的显示更加真实。但是 ，因为深度缓冲区精度的限制对于深度相差?常小的情况下，(例如在同一平?上进?2次绘制)，OpenGL 即可能出现不能正确判断两者的深度值,会导致深度测试的结果不可预测。显示出来的现象是交错闪烁前面2个画面，交错出现。

处理流程：

1. 启用 Polygon Offset 方案
   让深度值之间产生间隔。假如2个图形之间有间隔，是不是意味着就不会产?干涉。可以了解为在执行深度测试前将?方体的深度值做少量细微的添加。这样OpenGL即可以进行区分。

    /** 启用 polygon offset（多边形偏移）     * 参数列表：     GL_POLYGON_OFFSET_POINT ：对应光栅化模式: GL_POINT     GL_POLYGON_OFFSET_LINE ： 对应光栅化模式: GL_LINE     GL_POLYGON_OFFSET_FILL ： 对应光栅化模式: GL_FILL     */    glEnable(GL_POLYGON_OFFSET_FILL);        //关闭 polygon offset    glDisable(GL_POLYGON_OFFSET_FILL);

2. 指定间隔（不能随便指定，需要有特定的方程式）
   使用glPolygonOffset来指定偏移量：

• 每一个像素的深度值都会添加如下所示的偏移量：
  Offset = ( m * factor ) + ( r * units);
  m : 多边形的深度的斜率的最大值,理解一个多边形越是与近裁剪面平行，m 就越接近于0。
  r : 能产生于窗口坐标系的深度值中可分辨的差异最小值。r 是由具体是由具体OpenGL 平台指定的 一个常量。
• ?个大于0的Offset 会把模型推到离你(摄像机)更远的位置，相应的?个小于0的Offset 会把模型拉近。
• 一般?言，只要要将-1.0 和 -1 这样简单赋值给glPolygonOffset 就基本可以满足需求。

void glPolygonOffset(Glfloat factor,Glfloat units);应?用到?片段上总偏移计算?方程式:Depth Offset = (DZ * factor) + (r * units); DZ:深度值(Z值) r:使得深度缓冲区产?生变化的最?小值

3. 关闭 polygon offset

    glDisable(GL_POLYGON_OFFSET_FILL);

因为ZFighting并不容易随意出现，所以这里就不做演示了。这种方案只是遇到时的一种处理方案。

如何预防ZFighting

• 不要将两个物体靠的太近，避免渲染时三?形叠在一起。这种方式要求对场景中物体插?一个少量的偏移，那么即可能避免ZFighting现象。当然手动去插入这个?小的偏移是要付出代价的。
• 尽可能将近裁剪面设置得离观察者远少量。上面我们看到，在近裁剪平面周围，深度的准确度是很高的，因而尽可能让近裁剪面远少量的话，会使整个裁剪范围内的准确度变?少量。但是这种方式会使离观察者较近的物体被裁减掉，因而需要调试好裁剪面参数。
• 使?更高位数的深度缓冲区，通常使用的深度缓冲区是24位的，现在有少量硬件使用32位的缓冲 区，使准确度得到提?。

混合

OpenGL 渲染时会把颜色值存在颜色缓冲区，每个片段的深度值也是放在深度缓冲区。当深度缓冲区被关闭时，新的颜色将简单的覆盖原来颜色缓存区存在的颜?色值，当深度缓冲区再次打开时，新的颜色?段只是当它们?原来的值更接近邻近的裁剪平面才会替换原来的颜色片段。

//开启混合 glEnable(GL_BLEND);

比方我们在解决滤镜的时候，是怎样去做的呢？其实就是将原来的颜色经过肯定的算法，得到了目标颜色。这个算法就是 混合方程式：

目标颜色:已经存储在颜色缓冲区的颜色值源颜色:作为当前渲染命令结果进入颜色缓冲区的颜?值当混合功能被启动时，源颜色和?标颜色的组合方式是混合方程式控制的。在默认情况下，混合方程式如下所示:Cf = (Cs * S) + (Cd * D)Cf :最终计算参数的颜色 Cs : 源颜?Cd :?标颜色 S :源混合因子 D :?标混合因子

设置混合因子：

// S：原混合因子      D：目标混合因子glBlendFunc(GLenum S,GLenum D);

表中R、G、B、A 分别代表 红、绿、蓝、alpha。
表中下标S、D，分别代表源、目标。
表中C 代表常量颜色(默认?色)。

下?通过一个常见的混合函数组合来说明:

glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA,GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA); 假如颜?缓冲区已经有一种颜?红色(1.0f,0.0f,0.0f,0.0f)，这是目标颜?Cd，假如在这上??一种alpha为0.6的蓝?色(0.0f,0.0f,1.0f,0.6f)Cd (?标颜色) = (1.0f,0.0f,0.0f,0.0f)Cs (源颜色) = (0.0f,0.0f,1.0f,0.6f)S = 源alpha值 = 0.6fD = 1 - 源alpha值= 1-0.6f = 0.4f混合方程式：Cf = (Cs * S) + (Cd * D)等价于 = (Blue * 0.6f) + (Red * 0.4f)

总结一下：最终颜色是以原价的红色(?标颜色)与后来的蓝色(源颜色)进?组合。源颜色的alpha值 越高，增加的蓝?颜?成分越高，?标颜?所保留的成分就会越少。 混合函数经常用于实现在其余?些不透明的物体前面绘制一个透明物体的效果。

所以，我们在做开发的过程中，有少量常用的优化方案就是尽量不要使用半透明，由于半透明是需要另外做混合的算法，可能影响性能。