Backface Culling
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Backface Culling
Was ist das?
Backface Culling ist eine Technik mit der man gezielt Polygone bzw. deren Seiten vom Zeichnen ausschließt.
Vorbetrachtung
Wie man sich leicht vorstellen kann, hängt die Geschwindigkeit beim Rendern zu einem großen Teil von der Anzahl der zu zeichnenden Flächen ab.
Je mehr Flächen gezeichnet werden müssen desto länger dauert der Zeichenvorgang.
Es ist deshalb naheliegend einfach den Zeichenvorgang dadurch zu beschleunigen, dass man Flächen, die eh keiner sieht, nicht zu zeichnet.
Wie geh ich vor?
- Backfaceculling einschalten (glEnable(GL_CULL_FACE))
- zeichnen der Polygone
Durch diese Einstellungen werden nun alle Seiten deren Eckpunkte im Uhrzeigersinn übergeben wurden nicht(!) gezeichnet und alle Seiten deren Eckpunkte entgegen dem Uhrzeigersinn übergeben wurden werden gezeichnet.
Das wars!? - Eigentlich schon.
Allerdings gibt es da noch ein paar Funktionen die ihr im Zusammenhang mit Backfaceculling anschauen solltet.
Wieso wird gerade die Seite entfernt?
Ganz einfach. Wie der Name schon sagt werden die Rückseiten der Polygone nicht gezeichnet. Standardmäßig gehören die Polygone zur Rückseite, deren Eckpunkte in Uhrzeigerrichtung übergeben wurden. Das kann man natürlich auch ändern. Und zwar mit glFrontFace.
Aber wieso sollte ich die Rückseiten nicht sehen wollen?
Am Anfang arbeiten viele noch mit einzelnen Polygonen. Wenn man ein Polygon herumdreht (z.B. durch glRotate) dann sieht man die Rückseite. Später werden Polygone aber benutzt um komplexe Körper zu konstruieren. Nehmen wir z.B. eine Kugel, dann kann man nur die Außenseite sehen. Es wäre also völlig sinnlos die Rückseiten der Polygone (welche nach innne zeigen) auch zu rendern, da sie im nächsten Moment von den Vorderseiten verdeckt werden würden.
Solange man also einzelne Polygone benutzt macht Backface Culling meistens keinen Sinn. Sobald aber die Polygone zu Körpern zusammengesetzt werden ist Backface Culling eine sehr einfache Methode den Rendervorgang zu beschleunigen.
Mathematischer Hintergrund
Mathematisch kann man Backface Culling wie folgt betrachten:
Es werden die Flächen entfernt, deren Normalenvektoren vom Betrachter weg zeigen.
Dazu wird das Skalarprodukt zwischen Oberflächennormale und Verbindungsvektor von irgendeinem Punkt der Fläche zum Projektionszentum (Pcop;cop: center of projection) bestimmt.
N*Pcop=|N|*|Pcop|*cos alpha
Fallunterscheidung:
Wenn cos alpha>=0 =>Fläche ist sichtbar und wird gezeichnet
Wenn cos alpha<0 =>Fläche wird nicht gezeichnet
Die Länge von N,Pcop wird mithilfe einer Normierung auf 1 gesetzt.
=> N*Pcop=cos alpha
Probleme treten bei komplexen Objekten und Objekten, die sich verdecken auf.
Backface Culling ist jedoch sicherlich als Vorbearbeitungschritt geegnet.
