高级OpenGL-深度测试

OpenGL-Depthtest

1. 深度测试

深度测试被启用时，将该片段的深度值与深度缓冲中的深度值比较，如果测试通过则更新缓冲中的深度值。深度测试在片段着色器运行后，模板测试之后进行。并且仅对屏幕空间中的片段进行深度测试。

片段着色器里gl_FragCoord中的x和y分量代表片段在屏幕中的坐标，z分量就是与深度缓冲值对比的深度值。

深度测试在OpengGL中默认是禁用的，因此需要手动启用它

glEnable(GL_DEPTH_TEST);

片段的深度值没有通过测试的话，这个片段会被丢弃，因此我们需要清除深度缓冲。（顺便清除颜色缓冲）

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER-BIT);

有时候，在深度测试之后我们并不希望更新缓冲，此时我们可以将深度缓冲设置为只读。也就是将深度掩码设置为FALSE。

glDepthMask(GL_FALSE);

2. 深度测试函数

我们可以在OpenGL中控制深度测试的通过条件

函数	通过条件
GL_ALWAYS	ture
GL_NEVER	false
GL_LESS	gl_FragCoord.z < z-buffer
GL_EQUAL	gl_FragCoord.z = z-buffer
GL_LEQUAL	gl_FragCoord.z <= z-buffer
GL_GREATER	gl_FragCoord.z > z-buffer
GL_NOTEQUAL	gl_FragCoord.z != z-buffer
GL_GEQUAL	gl_FragCoord.z >= z-buffer

其中默认值为GL_LESS，即丢弃深度值大于等于当前深度缓冲中深度值的片段。

有些家长说想要看效果，那我们就来看看效果（狗头）

我在同一个位置放了两个相同大小不同颜色的方块，并在绘制时先绘制红色的方块，后绘制绿色的方块。

当GL_ALWAYS时我发现绘制的是绿色的方块，并且不论如何移动相机观看显示的都是绿色的方块。

但是当GL_NOTEQUAL时，虽然绘制的也是绿色的方块，但是移动相机靠近时会发现，在一定距离内绘制的是红色方块。并且视野向下看的话，还会看到红色绿色同时出现在屏幕上的情况。

因此猜测可能是在一定距离外，深度测试的准确性并不高，此时便会判断绿色片段和红色片段的深度不相同，将红色片段替换为绿色片段，而在距离较近的情况下，判断绿色片段的深度和红色片段的深度相同，将绿色片段丢弃。

3.深度值精度

通过非线性公式，当z值很小的时候提供较高的精度，而z值较大的时候提供更少的精度。
$$F_{depth}=\frac{1/z-1/near}{1/far-1/near}$$
其中near和far分别代表观察空间的近平面和远平面。

4. 深度冲突

这次我将红色方块与绿色方块的其中一个边重合，靠近一定距离会发现发生深度冲突，这是因为此时深度缓冲没有足够的精度来决定哪个在前面，因此他们不停地切换前后顺序，才形成了这样的花纹。

可是当两个方块完全重合时，我们却看不到任何深度冲突的发生，这是为什么呢。我暂时还没有想到比较合理的解释。

5. 防止深度冲突

1.在物体间设置一点偏移，防止片段重合的发生，需要手动调整。

2.将观察空间的近平面设置得远一点，可以提高深度缓冲的精度，但同时近处的物体会被截掉。

3.采用更高精度的深度缓冲，但是会牺牲一部分性能。