该原创文章首发于微信公众号：字节流动
OpenGL ES 模板测试
模板测试与深度测试类似，主要作用是利用模板缓冲区(Stencil Buffer)所保存的模板值决定当前片段是否被丢弃，且发生于深度测试之前。
图片来源：https://learnopengl.com/Advanced-OpenGL/Stencil-testing
模板测试一般步骤：
- 启用模板测试，开启模板缓冲写入
glStencilMask(0xFF)； - 执行渲染操作，更新模板缓冲区；
- 关闭模板缓冲写入
glStencilMask(0x00)； - 执行渲染操作，利用模板缓冲区所保存的模板值确定是否丢弃特定片段。
启用模板测试 glEnable(GL_STENCIL_TEST);, 清空模板缓冲区 glClear( GL_STENCIL_BUFFER_BIT);。
控制模板缓冲区是否可以进行写入：
// 0xFF == 0b11111111
// 模板值与它进行按位与运算结果是模板值，模板缓冲可写
glStencilMask(0xFF);
// 0x00 == 0b00000000 == 0
// 模板值与它进行按位与运算结果是0，模板缓冲不可写
glStencilMask(0x00);
模板测试的配置函数 glStencilFunc 和 glStencilOp。
void glStencilFunc(GLenum func, GLint ref, GLuint mask);
- func：设置模板测试操作。这个测试操作应用到已经储存的模板值和
glStencilFunc的 ref 值上，可用的选项是：
GL_NEVER、GL_LEQUAL、GL_GREATER、GL_GEQUAL、GL_EQUAL、GL_NOTEQUAL、GL_ALWAYS ; - ref：指定模板测试的引用值。模板缓冲区中的模板值会与这个值对比;
- mask：指定一个遮罩，在模板测试对比引用值和储存的模板值前，对它们进行按位与（and）操作，初始设置为 1 。
glStencilFunc(GL_EQUAL, 1, 0xFF);
// 表示当一个片段模板值等于(GL_EQUAL)引用值1，片段就能通过测试被绘制了，否则就会被丢弃。
glStencilFunc(GL_ALWAYS, 1, 0xFF);
// 表示所有片段模板测试总是通过。
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);
- 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。
参数可选操作：
| 操作 | 描述 |
|---|---|
| GL_KEEP | 保持现有的模板值 |
| GL_ZERO | 将模板值置为 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 |
绘制物体轮廓是模板测试的常见应用，其步骤一般如下：
- 启动深度测试和模板测试，清空模板缓冲和深度缓冲；
- 在绘制物体前，设置
glStencilFunc(GL_ALWAYS, 1, 0xFF);，用 1 更新物体将被渲染的片段对应的模板值； - 渲染物体，写入模板缓冲区；
- 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，设置
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； - 开启模板写入和深度测试。
关键实现的代码片段：
//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
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);
另外需要注意，在使用 GLSurfaceView 时，新的 API 默认没有配置模板缓冲区，需要使用 setEGLConfigChooser 配置模板缓冲区。
public MyGLSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs) {
super(context, attrs);
this.setEGLContextClientVersion(2);
mGLRender = new MyGLRender();
/*If no setEGLConfigChooser method is called,
then by default the view will choose an RGB_888 surface with a depth buffer depth of at least 16 bits.*/
setEGLConfigChooser(8, 8, 8, 8, 16, 16);//最后 2 个参数表示分别配置 16 位的深度缓冲区和模板缓冲区
setRenderer(mGLRender);
setRenderMode(RENDERMODE_WHEN_DIRTY);
}
利用模板测试绘制物体轮廓效果图：
实现代码路径：
NDK_OpenGLES_3_0
联系与交流
我的公众号
我的微信
