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[WebGL入门]十九,遮挡剔除和深度测试

注:文章译自http://wgld.org/,原作者杉本雅広(doxas),文章中如果有我的额外说明,我会加上[lufy:],另外,鄙人webgl研究还不够深入,一些专业词语,如果翻译有误,欢迎大家指正。



本次的demo的运行结果


多边形的外侧,内侧和遮挡剔除

上次介绍了索引缓存,以及使用IBO来绘图,使用索引缓存可以循环利用重复的顶点,能够提高绘图效率。这之后的文章,如果没有特殊的原因的话,基本上都会使用索引缓存,通过drawElements来绘图。
这次来说一下遮挡剔除和深度测试,这是两个重要的概念,内容并不是那么难。
首先来看遮挡剔除,如果看过之前的文章,应该知道[遮挡剔除]的概念,之前的文章(六,顶点和多边形)中有过说明。
简单的说,遮挡剔除就是以多边形内外侧为基准,判断是否绘制这个多边形。而多边形的内侧和外侧的判断方法,在之前的文章中已经详细说明了。为了加深印象,这里再说一遍。
WebGL中,默认规定遮挡剔除是无效的,无论以怎样的顺序来定义顶点都会绘制全部的多边形。但是,遮挡剔除有效的时候,只有满足特定的条件的多边形才会进行绘制,看不见的部分是不会绘制的,这样就会减弱坐标计算等负担。

为了设置WebGL中的遮挡剔除为有效,需要像enable函数中传入适当的参数,这个enable函数不光是用来控制遮挡剔除的,还有其他很多各种各样的参数,根据指定的参数不同会把相应的功能设置为有效。将遮挡剔除设置为有效的话,需要传入内置常量gl.CULL_FACE ,下面是代码举例。

>将遮挡剔除设置为有效的代码示例

gl.enable(gl.CULL_FACE);

相反的,将相应的功能设置为无效的话,使用disable函数,传入的参数和enable函数相同。

>>遮挡剔除的内侧和外侧切换的方法

多边形的内侧和外侧是根据顶点的连接顺序来判断的,而这个判断基准反过来的情况也是有的,形成多边形的顶点的连接顺序是顺时针的时候是外侧,逆时针的时候为内侧,想要反过来判断的话,顺时针就变成了内侧。

顺时针统称为CW,因为[顺时针]的英语是ClockWise,CW就是它的头文字。而逆时针统称为CCW,因为[逆时针]的英语为CounterClockWise。改变WebGL中遮挡剔除的内侧和外侧的判断标准的函数是frontFace,参数就是刚才提到的CW和CCW。

将顺时针设置为[外侧]的代码:gl.frontFace(gl.CW);

将顺时针设置为[内侧]的代码:gl.frontFace(gl.CCW);


深度测试

接着来说深度测试。

刚才提到的设置遮挡剔除的函数enable,也可以用来设置深度有效,将常量gl.DEPTH_TEST作为参数传给enable函数的话,就可以将深度测试设置为有效,同样的,使用disable函数可以将其设置为无效。

深度测试的默认值是无效的,那将深度测试设置为有效有什么用处呢,为什么要设置深度有效呢?

深度测试可以联想到[深度]这个词,三维空间中表示向里的方向时是必不可少的一个元素,DirectX中叫做Z测试,要表示一个物体在你面前呢,还是向里一段距离呢,所以深度测试就是必须的了。

WebGL中发出绘图命令的时候,是在一个模拟的三维空间中绘制模型的,这时候根据绘制的先后顺序,先绘制的东西会被后绘制的东西覆盖掉,这跟物体是在当前还是在里面是没关系的。而实际上,在远处的物体应该被在近处的物体所覆盖。

将深度测试设置为有效的话,就是对模型的深度进行评价,评价合格的东西会绘制到画面上,不合格的东西就不会进行绘制了。

和刚才的遮挡剔除一样,将深度测试设置为有效或无效使用的是enable函数和disable函数。

>将深度测试设置为有效的代码示例

gl.enable(gl.DEPTH_TEST);

深度测试的评价函数为depthFunc,这个函数需要指定参数,一般是使用下面的常量作为参数。

>指定一般深度测试的评价方法

gl.depthFunc(gl.LEQUAL);

这里指定了内置常量gl.LEQUAL的话,就会把里侧的东西隐藏,反过来想一下,基本上不会指定成其他情况了吧。


总结

这次,介绍了遮挡剔除和深度测试,无论那一个都是使用enable函数来设置有效,使用disable函数来设置无效。enable和disable这两个函数的参数是一致的,根据传入的参数不同,可以设定各种属性设置为有效或者无效。

遮挡剔除设置为有效的话,内侧的多边形就不会描画了,这样就减轻了绘图的负担。深度测试在模拟有深度概念的三维空间时有着非常重要的作用,指定为正确的评价方法的话,就能像现实世界一样,近处的物体会将远处的物体遮挡住。

这次做的demo,可以自由切换遮挡剔除的有效和无效,而且可以自由指定多边形的内测和外侧,demo页面的单选框选中或者不选,可以切换相应的状态,而深度测试也时可以自由切换有效或是无效的,可以通过实际操作来观察一下,深入理解一下遮挡剔除和深度测试。


demo的内容补充

demo中绘制了四个角的多边形,一共绘制了两个四边形,一个是沿着X轴旋转,另一个是沿着Y轴旋转,并且这两个四边形都绕着原点进行着旋转移动,将深度测试设置为有效的话,里面的四边形就会被外面的四边形遮住了。

仔细看demo的代码的话,就应该能知道,这两个四边形都分别是一个面向里侧,一个面向外侧的三角形组成的。这样的话,将遮挡剔除设置为有效的话,多边形的上下部分就只能绘制一个了。


顶点的连接顺序,看一下定义的索引缓存的数组的话,就明白了,下面是代码。

>定义索引的数组的代码

// 保存顶点属性的数组
var position = [
     0.0,  1.0,  0.0,
     1.0,  0.0,  0.0,
    -1.0,  0.0,  0.0,
     0.0, -1.0,  0.0
];

// 保存顶点的索引的数组
var index = [
    0, 1, 2,
    1, 2, 3
];

看一下上面的图和代码,然后比较一下,就明白是定义了面向内侧和外侧两个三角形来生成四边形了。这是为了测试遮挡剔除而专门这么定义的。正常来说,制作3D模型的时候,是不会像这样将里侧和外侧混在一起定义的,否则用遮挡剔除的话,模型就会出现穿孔了。

这次的demo可以通过下面的链接来测试。

遮挡剔除和深度测试的demo

http://wgld.org/s/sample_007/



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