網(wǎng)格化是將凹多邊形或有邊相交的多邊形劃分成凸多邊形。由于openGL渲染時只接受凸多邊形，這些非凸多邊形在渲染之前必須先被網(wǎng)格化。

第一行中第一個圖形是4條邊的凹多邊形，第二個圖形中間有個洞，第三個圖形有相交的邊

下載：?tessellation.zip,?stencilTess.zip

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概述

網(wǎng)格化基本的步驟是將所有非凸多邊形的頂點(diǎn)坐標(biāo)發(fā)送到網(wǎng)格器而不是直接發(fā)送到OpenGL渲染管線中，然后網(wǎng)格器將所有多邊形網(wǎng)格化。最后，網(wǎng)格化工作完成以后，網(wǎng)格器使用用戶定義的回調(diào)模式調(diào)用實(shí)際的OpenGL命令來渲染網(wǎng)格化后的多邊形。

OpenGL提供了一系列的將凹多邊形處理成凸多邊形的模式。

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GLUtessellator*?gluNewTess()??

??

void?gluDeleteTess(GLUtessellator?*tess)??

gluNewTess()創(chuàng)建一個網(wǎng)格器對象，gluDeleteTess()刪除指定的網(wǎng)格器對象。如果創(chuàng)建失敗，將會返回NULL。

[cpp]?view plaincopy

void?gluTessBeginPolygon(GLUtessellator?*tess,?void?*userData)??

??

void?gluTessEndPolygon(GLUtessellator?*tess)??

不像之前使用glBegin()和glEnd()塊來描述多邊形的頂點(diǎn)，你需要使用特殊的網(wǎng)格器塊，gluTessBeginPolygon()和gluTessEndPolygon().你必須在這個塊中描述非凸多邊形。

[cpp]?view plaincopy

void?gluTessBeginContour(GLUtessellator?*tess)??

??

void?gluTessEndContour(GLUtessellator?*tess)??

一個多邊形可能有多個封閉的輪廓線（封閉的回路），例如，一個有洞的多邊形有2條回路，里面一條外面一條。每一個回路必須被gluTessBeginContour()和gluTessEndContour()包含。這是在gluTessBeginPolygon()和gluTessEndPolygon()中內(nèi)嵌的塊。

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void?gluTessVertex(GLUtessellator?*tess,?GLdouble?cords[3],?void?*vertexData)??

gluTessVertex()指定了回路的頂點(diǎn)。網(wǎng)格器使用這些頂點(diǎn)坐標(biāo)執(zhí)行網(wǎng)格化。所有的頂點(diǎn)需要位于同一個面中。第二個參數(shù)是網(wǎng)格化需要的頂點(diǎn)坐標(biāo)，第三個參數(shù)是實(shí)際用來渲染的坐標(biāo)，它可能不僅是頂點(diǎn)坐標(biāo)，也可能是顏色坐標(biāo)，法向量坐標(biāo)，紋理坐標(biāo)。

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void?gluTessCallback(GLUtessellator?*tess,?GLUenum?type,?void?(*fn)())??

在網(wǎng)格化的過程中，當(dāng)OpenGL準(zhǔn)備渲染網(wǎng)格化后的多邊形形時網(wǎng)格器會調(diào)用一系列的回調(diào)模式。你必須指定適當(dāng)?shù)幕卣{(diào)函數(shù)，這些回調(diào)函數(shù)包括實(shí)際渲染多邊形的OpenGL命令，如glBegin()，glEnd()，glVertex*()等。

下面一小段代碼顯示了網(wǎng)格化的使用方法：

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//?創(chuàng)建網(wǎng)格器??

GLUtesselator?*tess?=?gluNewTess();??

??

//?注冊回調(diào)函數(shù)??

gluTessCallback(tess,?GLU_TESS_BEGIN,???beginCB);??

gluTessCallback(tess,?GLU_TESS_END,?????endCB);??

gluTessCallback(tess,?GLU_TESS_VERTEX,??vertexCB);??

gluTessCallback(tess,?GLU_TESS_COMBINE,?combineCB);??

gluTessCallback(tess,?GLU_TESS_ERROR,???errorCB);??

??

//?描述非凸多邊形的頂點(diǎn)??

gluTessBeginPolygon(tess,?user_data);??

????//?第一條回路??

????gluTessBeginContour(tess);??

????????gluTessVertex(tess,?coords[0],?vertex_data);??

????????...??

????gluTessEndContour(tess);??

??

????//?第二條回路??

????gluTessBeginContour(tess);??

????????gluTessVertex(tess,?coords[5],?vertex_data);??

????????...??

????gluTessEndContour(tess);??

????...??

gluTessEndPolygon(tess);??

??

//?處理完成后刪除網(wǎng)格器??

gluDeleteTess(tess);??

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例子：

上圖中有3個網(wǎng)格器的例子，左邊是一個簡單的有4個頂點(diǎn)的凹多邊形，中間是一個有洞的多邊形，右邊是一個有相交邊的多邊形（星形）。

下載源文件和可執(zhí)行文件：tessellation.zip

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一個簡單的凹多邊形的例子

凹多邊形的網(wǎng)格化

這個輪廓的網(wǎng)格化模式定義在tessellate1()函數(shù)中。OpenGL網(wǎng)格器定義和多種基本的圖元類型來高效地執(zhí)行網(wǎng)格化：GL_TRIANGLE, GL_TRIANGLE_FAN, GL_TRIANGLE_STRIP and GL_LINE_LOOP。本例中，網(wǎng)格器是使用GL_TRIANGLE_FAN將多邊形劃分成三角形。

你可以將實(shí)際的OpenGL記錄在回調(diào)函數(shù)中，這些函數(shù)在網(wǎng)格化的過程中會被執(zhí)行。下面的代碼是網(wǎng)格器生成的并記錄在回調(diào)函數(shù)中。在源文件中查看回調(diào)函數(shù)式如何記錄的。

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glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);??

????glVertex3dv(v3);??

????glVertex3dv(v0);??

????glVertex3dv(v1);??

????glVertex3dv(v2);??

glEnd();??

注意多邊形的環(huán)繞方式是逆時針的（CCW），這樣多邊形的表面法向量是指離多邊形的。如果環(huán)繞方式是順時鐘的（CW），表面法向量則是指向多邊形的，這樣你看到的是多邊形的背面而不是前面。你可以使用gluTessNormal()來明確地指明表面法向量。

[cpp]?view plaincopy

void?gluTessNormal(GLUtessellator?*tess,?GLdouble?x,?GLdouble?y,?GLdouble?z)??

如果你用(0,0,1)指定了法向量，那么你將一直看到多邊形的前面即使環(huán)繞方式是順時針的（我假設(shè)照相機(jī)是指向默認(rèn)的方向，即-Z軸）。默認(rèn)的法向量的值是(0,0,0)，這意味著網(wǎng)格器會更加給定的頂點(diǎn)和環(huán)繞方式計算法向量。

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有洞的多邊形

第二個例子有兩個逆時針的回路，里面一個外面一個。它被定義在tessellate2()中。網(wǎng)格器一個三角形一個三角形地生成實(shí)際的OpenGL命令。

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glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);??

????glVertex3dv(v1);??

????glVertex3dv(v5);??

????glVertex3dv(v0);??

????glVertex3dv(v4);??

????glVertex3dv(v3);??

????glVertex3dv(v7);??

????glVertex3dv(v2);??

????glVertex3dv(v6);??

????glVertex3dv(v5);??

glEnd();??

glBegin(GL_TRIANGLES);??

????glVertex3dv(v5);??

?glVertex3dv(v1);??

????glVertex3dv(v2);??

glEnd();??

你可能會疑惑OpenGL網(wǎng)格器是怎么知道中間的區(qū)域是洞的（不需要填充）。答案是環(huán)繞的規(guī)則和環(huán)繞的數(shù)字。網(wǎng)格器給被回路劃分的多個區(qū)域分配了環(huán)繞的數(shù)字。在本例中，有2個單獨(dú)的區(qū)域：里面區(qū)域被分配的環(huán)繞數(shù)字是2，外面區(qū)域是1。使用默認(rèn)的環(huán)繞規(guī)則，GLU_TESS_WINDING_ODD，被奇數(shù)標(biāo)記的區(qū)域會被填充，被偶數(shù)標(biāo)記的區(qū)域則不會被填充。

如果內(nèi)部的輪廓是順時針方向的，那么現(xiàn)在內(nèi)部區(qū)域的環(huán)繞數(shù)字是0，外面的是1。因此，內(nèi)部的區(qū)域依然是一個洞（不填充）因?yàn)閮?nèi)部區(qū)域的環(huán)繞數(shù)字不是偶數(shù)，而是0。環(huán)繞的規(guī)則在下面會講到。

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有邊相交的多邊形

最后一個例子是一個星型，它有邊相交并被定義在tessellator3()。注意網(wǎng)格器添加了5個額外的頂點(diǎn)并插入了2條邊，v5,v6,v7,v8和v9。當(dāng)網(wǎng)格器算法檢測到插入邊時。GLU_TESS_COMBINE回調(diào)函數(shù)必須被提供來創(chuàng)建新的頂點(diǎn)，我們稍后會繪制它。

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void?combineCB(GLdouble?newVert[3],?GLdouble?*neighbourVert[4],??

???????????????GLfloat?neighborWeight[4],?void?**outData);??

當(dāng)兩條邊插入時回調(diào)函數(shù)用來創(chuàng)建新的頂點(diǎn)。它需要4個參數(shù)：newVert[3]是x,y,z坐標(biāo)的一個數(shù)組，這是網(wǎng)格器檢測到的新插入的頂點(diǎn)的坐標(biāo)。第二個參數(shù)指向4個鄰接頂點(diǎn)的坐標(biāo)的指針。第3個參數(shù)是4個鄰接頂點(diǎn)的權(quán)重因素。這個權(quán)重值會被用來計算插入點(diǎn)的顏色，法向量，或者紋理坐標(biāo)。最后一個參數(shù)是指向輸出頂點(diǎn)數(shù)據(jù)的指針。輸出數(shù)據(jù)可能不止包含頂點(diǎn)坐標(biāo)，也包含顏色，法向量，紋理坐標(biāo)。玩?zhèn)€器將會將輸出數(shù)據(jù)傳送到GLU_TESS_VERTE回調(diào)模式中來繪制插入的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)。

下面的OpenGL命令是使用網(wǎng)格器生成的：

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glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);??

????glVertex3dv(v9);??

????glVertex3dv(v0);??

????glVertex3dv(v5);??

????glVertex3dv(v7);??

????glVertex3dv(v8);??

????glVertex3dv(v2);??

glEnd();??

glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);??

????glVertex3dv(v6);??

????glVertex3dv(v1);??

????glVertex3dv(v7);??

????glVertex3dv(v5);??

????glVertex3dv(v3);??

glEnd();??

glBegin(GL_TRIANGLES);??

????glVertex3dv(v4);??

????glVertex3dv(v8);??

????glVertex3dv(v7);??

glEnd();??

在這個多邊形中考慮環(huán)繞規(guī)則和環(huán)繞數(shù)字。多邊形被分成了6個單獨(dú)的區(qū)域，環(huán)繞的數(shù)字如圖所示：

使用GLU_TESS_WINDING_ODD規(guī)則，中間區(qū)域不會被填充因?yàn)樗沫h(huán)繞數(shù)字是偶數(shù)。我們需要另外一個環(huán)繞規(guī)則，這樣我們可以填充環(huán)繞數(shù)字為奇數(shù)和偶數(shù)的區(qū)域。這種情況下則應(yīng)該使用GLU_TESS_WINDING_NODZERO環(huán)繞規(guī)則，它會填充環(huán)繞數(shù)字非0的區(qū)域。（GLU_TESS_WINDING_POSITIVE同時也工作）

網(wǎng)格器提供gluTessProerty()函數(shù)改變環(huán)繞規(guī)則和其他屬性，例如GLU_TESS_BOUNDARY_ONLY,glu_TESS_TOLERANCE。更多環(huán)繞規(guī)則的內(nèi)容查看下面。

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環(huán)繞規(guī)則和環(huán)繞數(shù)字

假設(shè)多個輪廓線，相互之間重疊或嵌套，將平面劃分成了多個區(qū)域。環(huán)繞規(guī)則決定了哪些區(qū)域是里面還是外面。這樣里面會被填充，外面不會被填充。

對每個被多條輪廓線封閉的區(qū)域，OpenGL網(wǎng)格器給這個區(qū)域分配了一個環(huán)繞數(shù)字。從一個區(qū)域內(nèi)一點(diǎn)向各個方向發(fā)射一條射線。從0開始計數(shù)，如果這條射線與逆時針的輪廓線相交則加1，與順時針的輪廓線相交則減1。計數(shù)完所有相交線后，最后環(huán)繞的數(shù)字表示那個區(qū)域。

如果環(huán)繞的規(guī)則是GLU_TESS_WINDING_ODD，環(huán)繞數(shù)字是奇數(shù)的區(qū)域是里面并被填充，環(huán)繞數(shù)字是偶數(shù)的區(qū)域是外面并不被填充。因此區(qū)域1和-1會被填充，區(qū)域0是一個洞。

可能的環(huán)繞規(guī)則如下：

GLU_TESS_WINDING_ODD: 填充奇數(shù)，默認(rèn)的設(shè)置
GLU_TESS_WINDING_NONZERO: 填充非零區(qū)域
GLU_TESS_WINDING_POSITIVE: 填充正數(shù)區(qū)域
GLU_TESS_WINDING_NEGATIVE: 填充負(fù)數(shù)區(qū)域
GLU_TESS_WINDING_ABS_GEQ_TWO: 填充絕對值大于或等于2的區(qū)域

下面的圖像顯示了不同環(huán)繞規(guī)則下定義的不同的里面。如果GLU_TESS_WINDING_ABS_GEQ_TWO別設(shè)置，那么什么都不會繪制（所有的區(qū)域都是外面）。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的OpenGL系列教程之十一：OpenGL网格化的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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