我们渲染了一个圆环，但是发现圆环的一部分被挖空了，这个现象是怎么去解决的
深度测试
问题背景
在绘制 3D 场景的时候，我们需要决定哪些部分对观察者是可见的，而对于不可见的部分，应该及早地丢弃，不被渲染，这种问题也就是隐藏面消除。
解决这个问题比较简单的方法是画家算法。
画家算法的基本思路是：先绘制场景中离观察者较远的物体，再绘制较近的物体。
使用画家算法时，只要将场景中物体安卓离观察者的距离远近排序，由远及近的绘制即可。
画家算法很简单，但是另一个方面也存在缺陷。例如下图中，三个三角形相互重叠的情况，画家算法将无法处理。
使用深度测试，可以防止被其他面遮挡的面渲染到前面。
解决方案
窗口系统自动创建一块缓冲区称为深度缓冲，存储绘制对象的深度值（Z 值）。
当深度测试开启的时候，OpenGL 测试深度缓冲区内的深度值。
- 测试通过，深度缓冲区内的值将被设为新的深度值
- 测试失败，丢弃该片段
启用深度测试
深度测试默认是关闭的，要启用深度测试的话，我们需要用 GL_DEPTH_TEST 选项来启用
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
一旦启用深度测试，我们还需要在开始的时候，申请一个深度缓冲区
glutInitDisplayMode(GLUT_DEPTH);
以及在每一次绘制前还应该清除深度缓冲区
glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
深度测试函数
我们可以通过调用 glDepthFunc 来设置比较运算符，这样我们能够控制 OpenGL 通过或丢弃片段和如何更新深度缓冲区。
glDepthFunc(GL_LESS);
比较运算符
默认使用 GL_LESS
| 运算符 | 描述 |
|---|---|
| GL_ALWAYS | 永远通过测试 |
| GL_NEVER | 永远不通过测试 |
| GL_LESS | 在片段深度值小于缓冲区的深度时通过测试 |
| GL_EQUAL | 在片段深度值等于缓冲区的深度时通过测试 |
| GL_LEQUAL | 在片段深度值小于等于缓冲区的深度时通过测试 |
| GL_GREATER | 在片段深度值大于缓冲区的深度时通过测试 |
| GL_NOTEQUAL | 在片段深度值不等于缓冲区的深度时通过测试 |
| GL_GEQUAL | 在片段深度值大于等于缓冲区的深度时通过测试 |
深度值精度
在深度缓冲区中，存储的深度值在[0,1]范围内，且为 16、24 或 32 位浮点数。大多数系统中为 24 位
深度冲突
两个平面或三角形相互紧密平行，深度缓冲区不具有足够的精度去区分哪个靠前。结果是，这两个形状不断切换顺序导致出问题。这种现象被称为深度冲突(Z-fighting)
防止深度冲突
- 让物体之间不要离得太近，使用多边形偏移
- 尽可能把近平面设置得远一些
- 放弃一些性能来得到更高的深度值的精度
混合
在 OpenGL 中，物体透明技术通常被叫做混合。
透明是物体非纯色而是混合色，这种颜色来自不同浓度的自身颜色和它后面的物体颜色。
比如，一个有色玻璃窗就是一种透明物体，玻璃有自身的颜色，但是最终的颜色包含了玻璃后面的颜色。
透明物体可以是完全透明或者半透明的。一个物体的透明度，被定义为它的颜色的 alpha 值。alpha 值是一个颜色向量的第四个元素。
启用混合
当我们需要启用混合功能时，可以像大多数 OpenGL 功能一样，开启GL_BLEND选项
glEnable(GL_BLEND);
混合方程式
在开启混合后，我们还需要告诉 OpenGL 它该如何混合。
OpenGL 以下面的方程进行混合：
- $\vec C_{source}$ ：源颜色向量，本来的颜色向量
- $\vec C_{desination}$ ：目标颜色向量，这是储存在颜色缓冲中当前位置的颜色向量
- $F_{source}$ ：源因子
- $F_{desination}$ ：目标因子
举例
一个简单列子：
我们有两个方块，现在希望在红色方块上绘制绿色方块。那么红色方块就会变成目标颜色（它会先进入颜色缓冲）。
所以，我们会将$\vec F_{source}$设置为源颜色向量的alpha值，即将绿色方块的alpha设置为 0.6，那么目标方块（即红色方块）的alpha值，就等于剩下的浓度(1 - 0.6)= 0.4
方程式将变成：
glBlendFuc函数
我们可以通过glBlendFuc函数来告诉 OpenGL 使用哪种混合因子
void glBlendFunc(GLenum sfactor, GLenum dfactor)接收两个参数，来设置源（source）和目标（destination）因子。
常用的混合因子选项
颜色常数向量$\vec C_{constant}$可以用glBlendColor函数分开来设置。
| 选项 | 值 |
|---|---|
| GL_ZERO | 00 |
| GL_ONE | 1 |
| GL_SRC_COLOR | 源颜色向量$\vec C_{source}$ |
| GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR | 1 - $\vec C_source$ |
| GL_DST_COLOR | 目标颜色向量 $\vec C_{desination}$ |
| GL_ONE_MINUS_DST_COLOR | 1 - $\vec C_{desination}$ |
| GL_SRC_ALPHA | $\vec C_{source}$的 alpha 值 |
| GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA | 1 - $\vec C_{source}$的 alpha 值 |
| GL_DST_ALPHA | $\vec C_{desination}$的 alpha 值 |
| GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA | 1 - $\vec C_{desination}$的 alpha 值 |
| GL_CONSTANT_COLOR | 常颜色向量 $\vec C_{constant}$ |
| GL_ONE_MINUS_CONSTANT_COLOR | 1 - $\vec C_{constant}$ |
| GL_CONSTANT_ALPHA | $\vec C_{constant}$的 alpha 值 |
| GL_ONE_MINUS_CONSTANT_ALPHA | 1 - $\vec C_{constant}$的 alpha 值 |
我们还可以使用glBlendFuncSeperate为 RGB 和 alpha 通道各自设置不同的选项
void glBlendFuncSeperate(GLenum strRGB, GLenum dstRGB, GLenum strAlpha, GLenum dstAlpha);
- strRGB: 源颜色的混合因子
- dstRGB：目标颜色的混合因子
- strAlpha：源颜色的 alpha 因子
- dstAlpha：目标颜色的 alpha 因子
注意点
要让混合在多物体上有效，我们必须先绘制最远的物体，然后绘制最近的物体。
普通的无混合物体仍然可以使用深度缓冲正常绘制，所以不必给它们排序。
当无透明物体和透明物体一起绘制的时候，通常要遵循以下原则：
- 先绘制所有不透明物体
- 为所有透明物体排序
- 按顺序绘制透明物体