如何正确设置 OpenGL 场景以可视化单个对象

Question

我需要为我的网格工具包编写一个简单的可视化工具。 我正在使用的对象始终位于 [-1,1]^3 框（包含）内，因此我需要确保该对象对用户完全可见。 我还希望能够围绕物体旋转相机，就像用户围绕物体“飞行”一样。

我就是这样做的：

static void Reshape(int w, int h)
{
    glViewport(0,0,(GLsizei) w, (GLsizei) h);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    float maxDistance = sqrt(2);
    if (w <= h)
    {
        glOrtho(-maxDistance, maxDistance, -maxDistance * (GLfloat)h / (GLfloat)w,
            maxDistance * (GLfloat)h / (GLfloat)w, -6.0, 6.0);
    }
    else
    {
        glOrtho(-maxDistance * (GLfloat)w / (GLfloat)h, maxDistance * (GLfloat)w / (GLfloat)h,
            -maxDistance, maxDistance, -6.0, 6.0);
    }
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
}

static void PolarView(GLdouble distance, GLdouble twist, GLdouble elevation)
{
    double centerx, centery, centerz;
    double eyex, eyey, eyez;

    eyex = distance * cos(-twist) * cos(elevation);
    eyey = distance * sin(-twist) * cos(elevation);
    eyez = distance * sin(elevation);
    centerx = centery = centerz = 0;

    gluLookAt(eyex, eyey, eyez, centerx, centery, centerz, 0, 0, 1);
}

在初始设置期间调用 Reshape 函数，并且在每次调整可视化工具控件大小后，在每次重绘时调用 PolarView 函数，其中角度和距离大于 3 的平方根（这真的很重要吗？ ）。 该代码对于像立方体或球体这样的凸面物体工作得很好，但是对于环面物体有一些问题（一些面是通过其他面看到的），所以我相信这是关于深度测试的。 我的设置有什么问题吗？ 截图：

glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glClearDepth(1);
glPolygonMode(GL_FRONT, GL_LINE); // Changing of GL_LINE to GL_FILL doesn't fixing my problem, it just changing the appearance of the model.
glClearColor(BackColor.R / 255.0f, BackColor.G / 255.0f, BackColor.B / 255.0f, 1);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glLoadIdentity();
PolarView(sqrt(3), _phi, _theta);
// .. only draws 

我的 PIXELFORMATDESCRIPTOR：

        PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd =
    {
        sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR),
        1,
        PFD_DRAW_TO_WINDOW | PFD_SUPPORT_OPENGL | PFD_DOUBLEBUFFER,
        PFD_TYPE_RGBA,
        24,
        0,
        0,
        0,
        0,
        0,
        0,
        0,
        0,
        0,
        0,
        0,
        0,
        0,
        32, // Depth buffer size
        0,
        0,
        PFD_MAIN_PLANE,
        0,
        0,
        0,
        0
    };

---

我找到了一些解决此问题的方法：

• 交换近平面和远平面的值
• ，将 glDepthFunc 设置为 GL_GREATER 和 glClearDepth 到 0
  好的，如果有偶数个错误，我的代码将正常工作。 但是第一个错误在哪里呢？

Answer 1

您读过 OpenGL 常见问题解答 12 吗？

您的代码看起来可疑的一件事是负近平面。 负 Z 值位于相机后面，这在渲染 3D 场景时通常是一个错误。 然而，这本身不会导致您所看到的问题，并且 Z 的范围 [-6,6] 应该为此类场景提供足够的精度。

您是否正在调用glEnable(GL_DEPTH_TEST)？ 您是否将 GL_DEPTH_BUFFER_BIT 每帧传递给 glClear ？

更新：您正在调用 glPolygonMode(GL_FRONT, GL_LINE)。 这意味着正面三角形仅绘制轮廓，这意味着如果正面三角形 A 与另一个正面三角形 B 重叠，您可以透过 A 看到 B 的边缘。对于凸体，这种情况不会发生，所以你不会注意到这个问题。

如果您希望三角形遮挡其后面的三角形，则需要使用模式 GL_FILL 填充它们。 要获得线框图形，您需要使用白色填充绘制模型，然后再次使用黑色轮廓绘制模型，如下所示：

glDepthFunc(GL_LEQUAL);
glPolygonMode(GL_FRONT, GL_FILL);
/* draw the model in white */
glDepthFunc(GL_EQUAL);
glPolygonMode(GL_FRONT, GL_LINE);
/* draw the model again in black */

这个想法是，在模型的第二遍上，我们只想绘制不存在的轮廓被第一遍中绘制的一些更靠近相机（即 Z 值较低）的三角形遮挡。

另一个想法：我认为你的相机可能指向错误的方向。 这可以解释为什么使用 glOrtho 透视图绘制的场景是错误的，而不是使用 glFrustum 透视图绘制的。 在 glOrtho 情况下，整个场景都在相机后面绘制； 这就是为什么它是用错误的 Z 顺序绘制的。 当您将近平面设置为正数时，整个场景都会被剔除。

Answer 2

“8.070 如何自动计算显示整个模型的视图？（我知道边界球体和向上向量。）” 条目位于 OpenGL FAQ 8 回答了我的问题。 然而，我的设置略有不同，这是我重写的 PolarView 和 Reshape 函数：

static void Reshape(int w, int h)
{
    float diameter = sqrt(3);
    glViewport(0, 0, (GLsizei)w, (GLsizei)h);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    GLdouble zNear = 1;
    GLdouble zFar = zNear + diameter * 2;
    GLdouble left = -diameter;
    GLdouble right = diameter;
    GLdouble top = -diameter;
    GLdouble bottom = diameter;
    double aspect = (double)w / (double)h;
    if (aspect < 1)
    {
        bottom /= aspect;
        top /= aspect;
    }
    else
    {
        left *= aspect;
        right *= aspect;
    }
    glOrtho(left, right, bottom, top, zNear, zFar);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
}

static void PolarView(GLdouble twist, GLdouble elevation)
{
    float diameter = sqrt(3);
    double distance = diameter * 2;
    double centerx, centery, centerz;
    double eyex, eyey, eyez;

    eyex = distance * cos(twist) * cos(elevation);
    eyey = distance * sin(twist) * cos(elevation);
    eyez = distance * sin(elevation);
    centerx = centery = centerz = 0;
    gluLookAt(eyex, eyey, eyez, centerx, centery, centerz, 0, 0, 1);
}