在OpenGL中，如何让物品按照从后往前的顺序进行绘制？

Question

默认情况下，对象似乎是从前往后绘制的。我正在绘制一个2D UI对象，并希望从后往前创建它。例如，我可以先创建一个白色正方形，然后再创建一个稍小的黑色正方形放在其上方，从而创建一个带有白色边框的黑色面板。这篇文章对此进行了一些讨论，并将此顺序描述为“Painter's Algorithm”，但最终他们提供的示例只是反向渲染对象以获得所需的效果。我认为可以通过一些变换（gOrtho？）实现从后往前（首先将对象放在后面，随后的对象在其之上绘制）的渲染？

我还要提到，我不想使用类似于GLUT的封装库来解决这个问题。

我还发现，在Mac上使用Cocoa NSOpenGLView时，默认行为似乎是从后往前绘制的，而在Windows中我无法获得这种行为。我使用的Windows设置代码是：

glViewport (0, 0, wd, ht);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);           
glLoadIdentity();                      
glOrtho (0.0f, wd, ht, 0.0f, -1.0f, 1.0f);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);             
glLoadIdentity();                       

- AlanKley

Answer 1

下面的调用将关闭深度测试，导致对象按创建顺序绘制。这实际上会导致对象从后往前绘制。

glDepthFunc(GL_NEVER);      // Ignore depth values (Z) to cause drawing bottom to top

请确保您不要调用这个函数：

glEnable (GL_DEPTH_TEST);   // Enables Depth Testing

- AlanKley

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正是我所需要的。在我的情况下，一个简单的调用glDisable(GL_DEPTH_TEST);就解决了问题。:) +1 - absentmindeduk

Answer 2

针对您的问题，OpenGL没有标准方式指定深度排序。一些实现可能默认使用前向后深度排序，因为它通常更快，但这不是保证的（正如您发现的那样）。

但我真的不明白它如何在您的情况下有所帮助。如果您在白色正方形前面绘制一个黑色正方形，则只要启用了深度缓冲，黑色正方形就应该在白色正方形前面绘制，无论它们以何种顺序绘制。如果它们实际上是共面的，则两者都不会真正在另一个之前，任何深度排序算法都将是不可预测的。

您发布链接的教程只是谈到了它，因为当您使用透明度时，深度排序是相关的。但我觉得这不是您想要的。

但是，如果您确实必须这样做，那么您必须自己完成。首先将白色正方形发送到渲染管道，强制渲染，然后再发送黑色正方形。如果您这样做，并禁用深度缓冲，则正方形可以共面，您仍将保证黑色正方形在白色正方形上绘制。

- Gerald

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谢谢Gerald。在我的二维思维中，我根本不使用Z平面，并且期望所有对象都落在相同的Z坐标上，其中顺序非常重要以确定将显示什么。我已经实现了一个内存对象列表，可以根据标志轻松地反向迭代。 - AlanKley

我相信我找到了一种设置GL世界以启用从后向前绘制的方法。请参见我下面提供的答案。我正在取消接受此答案。 - AlanKley

你的解决方案并不是你在问题中所要求的。当然，禁用深度缓冲区将按照您提供的顺序绘制它们，但这不是一个标志，除非您自己从后往前绘制它们，否则它们不会从后往前绘制。 - Gerald

虽然你说你生活在一个二维世界里，所有的东西都在同一个z平面上，但我猜你对前后有不同的概念。 - Gerald

Answer 3

绘制顺序很难。没有简单的解决方案。画家算法（根据物体与相机视角的距离对物体进行排序）是最直接的方法，但正如您发现的那样，它并不能解决所有情况。

我建议将画家算法和图层结合使用。您可以为程序中的特定元素构建图层。因此，您可以得到背景图层、对象图层、特效图层和GUI图层。

对每个图层的项目使用画家算法。在某些特殊图层（例如GUI图层）中，不要使用画家算法进行排序，而是按照您的调用顺序进行排序。您首先调用白色正方形，因此它会首先绘制。

- MrValdez

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不错的想法，但这需要额外的工作。正如我所提到的，在 Mac 上，如果我没有弄错的话，它似乎可以做到我想要的。NSOpenGLView 的默认设置允许进行背向排序，无需任何特殊处理。 - AlanKley

Answer 4

将你想放在前面的物品稍微向后放置，将你想放在后面的物品稍微向后放置。也就是说，实际上改变z值（假设z垂直于屏幕平面）。你不必大幅改变它们的位置，即可使它们相互之间前后绘制。如果只稍微更改z值，你不应该会注意到它们与所需位置之间有太大的偏移。你甚至可以非常花哨地根据改变的z位置计算出正确的x、y位置，以便物品出现在其应该出现的位置。

- Kibbee

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好主意。我猜没有“自动”的方法来做到这一点。 - AlanKley

或者，如果你真的想生活在一个二维世界中，你可以使用正交投影。然后z值（再次假设z垂直于屏幕平面）并不重要，除了确定哪些对象被遮挡！ - Noah Callaway

Answer 5

你的物品将按照你调用glBegin/glEnd函数的顺序精确绘制。你可以使用z-buffer获得深度缓冲，如果你的2D对象具有不同的z值，你可以通过这种方式获得所需的效果。除非程序手动以后到前的顺序绘制或使用z-buffer来完成此操作，否则在Mac上看到你描述的行为的唯一方法是。OpenGL没有像你描述的那样自动执行任何功能。

- Jim Buck

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我描述的2个正方形是在glBegin/glEnd之间绘制的。我先绘制了白色正方形，然后是黑色正方形，但我只看到了一个白色正方形。我提出这个问题的目的是模拟一个不使用z坐标的2D世界。在Mac上，我看到一个带有白色边框的黑色正方形。 - AlanKley

你可能开启了z缓冲，并且绘制了两个具有相同z值的正方形。我猜测取决于两个系统之间的图形硬件和舍入误差，第二个正方形可能会“穿透”另一个正方形。只需关闭z缓冲并按所需顺序绘制正方形即可。 - Jim Buck

Answer 6

如AlanKley所指出的那样，实现此操作的方法是禁用深度缓冲区。画家算法是一种2D扫描转换技术，用于在没有类似于z缓冲区的情况下以正确顺序渲染多边形。但您不会将其应用于3D多边形。您通常会对其进行变换和投影（处理与其他多边形的交点），然后按其投影z坐标对生成的2D投影多边形列表进行排序，然后按相反的z顺序绘制它们。

我总是认为，当您无法（或不想）使用z缓冲区时，画家算法是一种隐藏表面移除的替代技术。

- davidavr

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授予，我的例子非常具体，不涉及3D世界。我正在尝试实现一个MessageBox错误报告窗格，它将始终显示为平面。 - AlanKley