如何在 OpenGL 中将多边形置于前景？

Question

下面的代码创建了 2 个正方形多边形，红色和绿色。
我想在绿色上方放置一个红色方块，但我做不到。
声明深度缓冲区，必要时清理，正确配置正交系统。
如果我指定一个超出范围 (2;-2) 的值，多边形就会消失。

#include <...>

constexpr auto FPS_RATE = 120;
int windowHeight = 600, windowWidth = 600, windowDepth = 600;

void init();
void idleFunction();
void displayFunction();
double getTime();

double getTime()
{
  using Duration = std::chrono::duration<double>;
  return std::chrono::duration_cast<Duration>(
    std::chrono::high_resolution_clock::now().time_since_epoch()
    ).count();
}

const double frame_delay = 1.0 / FPS_RATE;
double last_render = 0;

void init()
{
  glutDisplayFunc(displayFunction);
  glutIdleFunc(idleFunction);
  glMatrixMode(GL_PROJECTION);
  glLoadIdentity();
  glOrtho(-windowWidth / 2, windowWidth / 2, -windowHeight / 2, windowHeight / 2, 2, -2);
  glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
}

void idleFunction()
{
  const double current_time = getTime();
  if ((current_time - last_render) > frame_delay)
  {
    last_render = current_time;
    glutPostRedisplay();
  }
}

void displayFunction()
{
  glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
  glPushMatrix();
  //move the red square to the foreground
  glTranslatef(-32.5, -32.5, 2);
  glColor3f(1, 0, 0);
  glBegin(GL_POLYGON);
  glVertex3i(-150, 150, 0);
  glVertex3i(150, 150, 0);
  glVertex3i(150, -150, 0);
  glVertex3i(-150, -150, 0);
  glEnd();
  glPopMatrix();
  glPushMatrix();
  //move the green square to the background
  glTranslatef(32.5, 32.5, -2);
  glColor3f(0, 1, 0);
  glBegin(GL_POLYGON);
  glVertex3i(-150, 150, 0);
  glVertex3i(150, 150, 0);
  glVertex3i(150, -150, 0);
  glVertex3i(-150, -150, 0);
  glEnd();
  glPopMatrix();
  glutSwapBuffers();
}

int main(int argc, char* argv[])
{
  glutInit(&argc, argv);
  glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB);
  glutInitWindowSize(windowWidth, windowHeight);
  glutInitWindowPosition((GetSystemMetrics(SM_CXSCREEN) - windowWidth) / 2, (GetSystemMetrics(SM_CYSCREEN) - windowHeight) / 2);
  glutCreateWindow("Window");
  init();
  glutMainLoop();
  return 0;
}

Answer 1

您必须启用 Depth Test:

glEnable( GL_DEPTH_TEST );

默认的深度测试函数(glDepthFunc)是<(GL_LESS).
如果到远平面的距离为2.0，绘制的几何图形z坐标为2.0，则几何图形被远平面裁剪，因为几何图形的深度不小于深度缓冲区的初始化深度。

将深度函数更改为<= (GL_LEQUAL):

glDepthFunc( GL_LEQUAL );

在 Right-handed 系统中，视图space z-axis 指向视口之外。因此，如果 z 坐标是 "less than"，则该对象是 "behind" 另一个对象。

投影矩阵从视图 space 转换为归一化设备 space。与视图 space 相比，标准化设备 space 是左手系统，其中 z-axis 指向视口。归一化设备z-coordinate范围[-1, 1]（从前到后），映射到深度值（一般在[0, 1]范围内），用于深度测试.
为了处理 glOrtho 反转 z-axis，如果 near 参数设置小于 far 参数（这是建议使用该功能的方式。
这导致当几何从视图 space 转换为规范化设备 space 时，深度 (z) 顺序不会改变。

注意，glOrtho(-w, w, -h, h, -z, z) 等同于 glScaled(1.0/w, 1.0/h, -1.0/z)

因为 z-axis 在你的例子中没有被正交投影反转，因为 near > far,

glOrtho(-windowWidth / 2, windowWidth / 2, -windowHeight / 2, windowHeight / 2, 2, -2);

z 坐标必须更大，为 "behind"。

如果绿色矩形应该在红色矩形后面，那么您必须更改正交投影 (near < far) .例如：

glOrtho(-windowWidth / 2, windowWidth / 2, -windowHeight / 2, windowHeight / 2, -2, 2);

如果您不想更改投影，则必须交换几何的 z-coordinates：

glPushMatrix();
//move the red square to the foreground
glTranslatef(-32.5, -32.5, -2.0); // foreground because near > far
// ...
glPopMatrix();

glPushMatrix();
//move the green square to the background
glTranslatef(32.5, 32.5, 2.0);   // background because near > far
// ...
glPopMatrix();

如何在 OpenGL 中将多边形置于前景？

How do I bring a polygon to the foreground in OpenGL?

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