OpenGL-ES 学习(3)---- StencilTest
模版测试
模版测试的主要作用是利用模版缓冲区(Stencil Buffer)所保存的模版值决定当前的片段是否丢弃的过程，模版测试发生在深度测试之前。
模板缓冲区是一个逐像素掩码，也就是每个Pixel 都会和模板缓冲区的值比较，决定是否要绘制，模板缓冲区保存的是每个像素是否要被更新的标志位。
模板缓冲区的使用分为两步：
- 用逐像素掩码更新缓冲区，可以通过渲染几何形状并且指定模板缓冲区的更新方式的方法完成（比如使用 GL_ALWAYS，就是先渲染，并且指定模版缓冲区的更新方式)；
- 使用这些值控制后续像素的渲染；
模板测试的一般步骤：
- 启用模版测试，开启模版缓冲区写入 glStencilMask(0xFF)；
- 执行渲染操作，更新模版缓冲区
- 关闭模版缓冲区写入 glStencilMask(0x00)；
- 执行渲染操作，利用模板缓冲区所保存的模版值确定是否丢弃特定片段
编程方法
-
启用模板测试 glEnable(GL_STENCIL_TEST)，
清空模板缓冲区 glClear( GL_STENCIL_BUFFER_BIT); -
模版缓冲区的更新Mask(注意和参数的操作是按位与)
用于控制当前模版缓冲区是否可写
// 模板值与其按位与的运算结果是模板值，模板缓冲区可写
glStencilMask(0xFF);
// 模板值与其按位与的运算结果是0，模板缓冲区不可写
glStencilMask(0x00);
- 模板缓冲区的配置函数 glStencilFunc 和 glStencilOp
void glStencilFunc(GLenum func, GLint ref, GLuint mask);
// 参数说明：
// func: 设置模板测试操作，这个操作应用到已经存储模板值和 glStencilFunc 的 ref 值上，可用的选项包括：
#define GL_LESS 0x0201
#edfine GL_EQUAL 0x0202
#define GL_LEQUAL 0x0203
#define GL_GREATER 0x0204
#define GL_NOTEQUAL 0x0205
#define GL_GEQUAL 0x0206
#define GL_ALWAYS 0x0207
#define GL_KEEP 0x1E00
ref: 指定模板测试的引用值，模板缓冲区的模板值会和这个值进行对比
mask：指定一个遮罩，在模板测试对比引用值和存储的模板值前，对它们进行按位与的操作，初始值设置为 1
- glStencilOp 主要用于控制更新模板缓冲区的方式。
void glStencilOp(GLenum sfail, GLenum dpfail, GLenum dppass);
参数说明： s:stencil dp: depth
sfail：如果模板测试失败将如何更新模板值;
dpfail：如果模板测试通过，但是深度测试失败时将如何更新模板值;
dppass：如果深度测试和模板测试都通过，将如何更新模板值
参数的可选操作:
| 操作 | 描述 |
|---|---|
| GL_KEEP | 保存现在的模板值 |
| GL_ZERO | 将模板值设置为0 |
| GL_REPLACE | 将模板值设置为用 glStencilFunc 函数设置的ref值 |
| GL_INCR | 如果模板值不是最大值就将模板值 +1 |
| GL_INCR_WRAP | 与 GL_INCR 一样将模板值 +1 ，如果模板值已经是最大值则设为 0 |
| GL_DECR | 如果模板值不是最小值就将模板值 -1 |
| GL_DECR_WRAP | 与 GL_DECR 一样将模板值 -1 ，如果模板值已经是最小值则设为最大值 |
| GL_INVERT | 按位反转当前模板缓冲区的值 |
编程实例
绘制物体轮廓是模板测试的常见应用，其步骤一般如下：
- 启动深度测试和模版测试，清空模板缓冲区和深度缓冲区
- 绘制物体前，用 第一次绘制 更新物体将要被渲染片段对应的模板值
- 渲染物体，写入模版缓冲区
- 关闭模板写入和深度测试
- 将物体放大一定比例
- 使用一个不同的片段着色器用来输出一个纯颜色（物体轮廓颜色）
- 再次绘制物体，当片段的模板值不为 1 时，片段通过测试进行渲染；
- 开启模板写入和深度测试
实际原理就是用实际物体的大小作为模版缓冲区，略微放大一下物体，此时比原物体大的部分作为后面的轮廓，再使用模版测试，将模版值不为 1 的地方进行渲染，就可以得到物体的轮廓。
实际代码如下：
//启动深度测试和模板测试，清空模板和深度缓冲
glClear(GL_STENCIL_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glEnable(GL_STENCIL_TEST);
glStencilFunc(GL_ALWAYS, 1, 0xFF); //所有片段都要写入模板缓冲
glStencilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, GL_REPLACE);//若模板测试和深度测试都通过了，将片段对应的模板值替换为1
// 开启模版缓冲区写入
glStencilMask(0xFF);
//绘制物体
glBindVertexArray(m_VaoId);
glUseProgram(m_ProgramObj);
glUniform3f(m_ViewPosLoc, 0.0f, 0.0f, 3.0f);
glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, m_TextureId);
glUniform1i(m_SamplerLoc, 0);
UpdateMatrix(m_MVPMatrix, m_ModelMatrix, m_AngleX, m_AngleY , 1.0, glm::vec3(0.0f, 0.0f, 0.0f), ratio);
glUniformMatrix4fv(m_MVPMatLoc, 1, GL_FALSE, &m_MVPMatrix[0][0]);
glUniformMatrix4fv(m_ModelMatrixLoc, 1, GL_FALSE, &m_ModelMatrix[0][0]);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);
glBindVertexArray(0);
glStencilFunc(GL_NOTEQUAL, 1, 0xFF);//当片段的模板值不为 1 时，片段通过测试进行渲染
//禁用模板写入和深度测试
glStencilMask(0x00);
glDisable(GL_DEPTH_TEST);
//绘制物体轮廓
glBindVertexArray(m_VaoId);
glUseProgram(m_OutlineProgramObj);
//放大 1.05 倍
UpdateMatrix(m_MVPMatrix, m_ModelMatrix, m_AngleX, m_AngleY, 1.05, glm::vec3(0.0f, 0.0f, 0.0f), ratio);
glUniformMatrix4fv(m_MVPMatLoc, 1, GL_FALSE, &m_MVPMatrix[0][0]);
glUniformMatrix4fv(m_ModelMatrixLoc, 1, GL_FALSE, &m_ModelMatrix[0][0]);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);
glBindVertexArray(0);
//开启模板写入和深度测试
glStencilMask(0xFF);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glDisable(GL_STENCIL_TEST);