Opengl编程学习笔记（五）——从FRAGMENT到PIXEL（framebuffer 帧缓存）

1.帧缓存包括颜色、scissor、alpha、stencil、depth这些缓存，所以帧缓存不是一片缓存，而是所有这些缓存的组合，帧缓存它对应了屏幕上的每一个pixel（不是真正的pixel，而是一个fragment所对应的位置）的各种这些信息（颜色、ZBUFFER、等等），几何体的fragment时没有帧缓存的，帧缓存时屏幕上的，一个缓存的一位就对应一个位片面。

Colorbuffer是最终表现在屏幕上的,但是其他缓存决定了最后这些color是否和怎样绘制在屏幕上.,其中除了colorbuffer的那些帧缓存也称作辅助缓存.

在光栅化得到fragment后，就要按照以下的顺序进行各种测试，那些通过测试了的像素才有资格最后放到屏幕上，在通过所有测试后，这些fragment将可能被写入原有的帧缓存（但是在最后混合出来的颜色值可能与屏幕原有的帧缓存中 的颜色缓存做各种运算，所以颜色缓存有时可能不会被简单覆盖，但其他缓存会。

2.颜色缓存的读写:glDrawBuffer和glReadBuffer(),然后调用GlwritePixel、glreadpixel等

3缓存掩码（MASK）：

可以设置每种帧缓存的掩码，再写入相应缓存时就会被掩码作用，具体表现为

GlIndexmask（Glint  mask）：如果在索引模式下，当mask的第i位为0时，则第i个索引的颜色不会被写入到颜色缓存中，你会看到原本为那个颜色的区域变成空空的了，为1正常绘制，可以利用他进行层动画。

Glcolormask（GLboolean red，GLboolean green，GLboolean blue，GLboolean alpha）：它可以控制颜色值中的那个通道绘制那个不被绘制（1为绘制），这个可以让你查看各种颜色的渲染，如图是只显示红色的情形：

GlDepthMask（GLboolean flag）：当flag为真时写入深度缓存，否则就不写入。默认是写入的，那如果为否不写入你将看到什么效果呢？这样每一帧后绘制的那个物体它不写帧缓存，也就是它的帧缓存默认为最小的0，所以此时你永远看到后绘制的在前面（这跟正常情况下不带开深度测试看到的场景是一样的）。

深度缓存的掩码有很多的应用，例如你可以随时置它与FALSE控制以后的物体为后绘制的现实在最上层

4fragment的测试

注意这里要进行的所有测试都是在fragmen级别上的，这部分也是本章的核心内容。测试的意义是；当一个被计算出来的fragment要最终成为屏幕的一个pixel时要按照下面顺序通过测试，如果在哪个阶段不被通过，就会不绘制，如果最后都通过了，确定要在屏幕的颜色缓存上绘制这一点时，还要将这点屏幕缓存该点原先颜色进行某种混合。

Scissor Test:这里通过glScissor()定义一个矩形区域（Scissor box），如果片段在这和矩形内，则通过，不在则不通过（不显示），这个相当于StencilTest的矩形版。效果如下：就像从一小窗口观看的感觉

 

Alpha test：它的基本功能时利用alpha（RGBA的A） 缓存来判定是否绘制一个像素，虽然它的值经常被用来进行混合效果。用glAlphaFunc()来定义参考值和通过测试的条件。测试的过程是，用fragment的alpha值遇一个定义的参考值做比较，比较的方式由glAlphaFunc指定，通过这个比较来判断是否通过测试。

Alpha test可以制作镂空效果或是billboard，制作billboard的过程是：制作一个贴有rgba四通道的贴图，其中透明部分的alpha为0，反之为1，在场景中为一个细分的多边形贴上这个贴图作为纹理，其中顶点的ALPHA值就为其贴图的点的ALPHA值，最后使用alpha测试，并将比较函数设置为GL_GRETER，参考值为0.5，这样0的那部分就会不通过，变成完全透明的了。

 

Stencil test：它时一个模板测试，形象的比喻就是在stencil test处理中，会依据stencil buffer这个记忆体中所存放的资料，来决定是否要舍弃像素。它的测试过程是这样的，在所有像素的stencil buffer里面存储了一些值，然后定义了一个比较方法和一个参考值，如果参考值与该点的stencilbuffer里面的值在这种比较方式下通过，那么这点通过测试，被绘制。你不能直接写入stencilbuffer，但是可以通过glStencilOp（）来间接写入，这个函数设定当一个fragment通过或者不通过Stencil缓存时Stencil缓存起什么变化。

Stencil test最常用的用途就是在屏幕上定义一块不规则的区域，然后限制在这个区域内显示。它的实现方法是这样的：

首先要清空当前的Stencil缓存为0：glClearStencil（0）；glClear（GL_STENCIL_BUFFER_BIT）

然后设定glStencilFunc（）为GLALWAYS，1，就是都通过该测试，并且设定GLSENCILOP（GL_REPLACE，GL_REPLACE，GL_REPLACE）接着绘制你希望的不规则区域的形状。这段代码的意思就是让你绘制的那个形状都通过Stencil测试，而且通过后都用1来取代那点的Stencil缓存。这样就把Stencil缓存变成了那块形状的区域为1，定制了一个这种形状的模板，注意每次RESIZE的时候stencil会自动清空掉

最后要清空屏幕的颜色和深度缓存，然后设定glStencilFunc为GL_EQUAL，1，GLSENCILOP为GL_KEEP（不变Stencil缓存了，最后后绘制你要绘制的场景，这样那些等于1的stencil位置被绘制上了，不等于的就不绘制了，这是这种算法的效果：里面在一个人形的区域内绘制，这对一些游戏的GUI来说很有帮助

 

Depth test：通常进行深度测试的过程是这样的，在每一帧开始用一个很大的值来清空深度缓存，然后在绘制时，会自动产生当前的深度，默认采用的比较函数是较小的深度通过测试进行绘制，这样就剔除了背景。当然也可以用glDepthFunc来设置比较函数

 

当进行过上述测试后，所有即将认为要被写到同一屏幕位置的片段将混合他们的颜色值，作为最后的颜色在最后一步写在屏幕上，在这里可以设置这个混合方式

 

Dithering：这一歩时用在索引模式，因为在索引模式下如果混合后的颜色不再索引中，他将找一种所颜色拼凑的方式来替代，打开GL_DITHER的开关即可。

 

最后一步逻辑操作：最后一步时逻辑操作，我们在前面生成了将写在屏幕上的颜色，而此时COLORBUFFER有刚才的颜色值，这是可以选择对这两个值进行操作，默认是GL_COPY，也就是单纯拷贝新值到屏幕上，但是事实上还有很多可选的逻辑操作，当然要打开GL_COLOR_LOGIC_OP/INDEX开关。其实这个操作时非常有用的，它可以直接控制最后在屏幕上的显示状况，它只是改变最后屏幕上的像素，所以可以很轻松的实现肯多小TRIK，如颜色反置，切换场景与清空等等。

 

关于Accumulation Buffer，这个framebuffer和测试无关，它用来累计颜色缓存上的值，也就是说他可以将每帧的颜色缓存的值类加到她这里，然后她还可以把他累加的内容重新写入颜色缓存，我们看上去就像一幅几张图像叠加的照片。我们可以控制这些过程。glAccum（）控制对这个缓存的操作，通常有开始累加，清空重新累加、写到屏幕颜色缓存、数值运算等操作。可以利用buffer进行反走样和模糊处理。使用前要在最前面打开GLUT_ACCUM模式，这个缓存有很多用处：如反走样、模拟运动模糊、模拟多重曝光（即产生HDR图）、产生软影（soft shadow）等等。