learnOpenGL 深度テスト

開発 2023-09-30 05:49:40 訪問数: null

深度テスト: OpenGL は、フラグメントの深度値を深度バッファーの内容と比較します。深度テストを実行します。テストに合格すると、深度バッファーが新しい深度値に更新されます。テストが失敗した場合、フラグメントは破棄されます。
フラグメント シェーダの深度テストとステンシル テストの後に実行されます。
フラグメントシェーダの組み込み変数gl_FragCoordのz値がデプス値となります。

事前に深度テストを行う: フラグメント シェーダーの前に深度テストを実行できるようにします。フラグメント シェーダは多くの場合高価です。高度な深度テストを使用する場合、OpenGL は深度値を事前に知ることができないため、フラグメント シェーダーは深度値を書き込むことができません。

デフォルトでは無効、glEnable(GL_DEPTH_TEST); 有効

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);前のフレームの深度バッファをクリアします

実際に使用される深度バッファは非線形です

深さの競合: 2 つの平面または三角形は同じ Z 値を持ち、2 つの形状の順序は常に入れ替わります。

深さの競合を防ぐには:
1. 複数のオブジェクトを近づきすぎて、三角形の一部が重なりすぎないようにし
ます 2. 入口面に近いほど精度が高くなるため、入口面を遠くに設定します。(平面に入りすぎると、近くのオブジェクトがクリップされる可能性があることに注意してください)
3. パフォーマンスをある程度犠牲にして、より高精度の深度バッファを使用します。ほとんどの深度バッファーの精度は 24 ビットですが、ほとんどのグラフィックス カードは 32 ビットをサポートするようになりました。

main.cpp

#define GLEW_STATIC
#include <GL/glew.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <iostream>
#include "shader.h"
#include "stb_image.h"
#include <glm.hpp>
#include <gtc/matrix_transform.hpp>
#include <gtc/type_ptr.hpp>
#include "Camera.h"
#include "Model.h"

Camera* myCamera = new Camera(glm::vec3(0.0f, 0.0f, 3.0f), glm::vec3(0.0f, 0.0f, -1.0f), glm::vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f));

void mouse_callback(GLFWwindow* window, double xpos, double ypos) {
    
    
	myCamera->mouseCb(xpos, ypos);
};

void scroll_callback(GLFWwindow* window, double xoffset, double yoffset)
{
    
    
	myCamera->scrollCb(xoffset, yoffset);
}

GLfloat deltaTime = 0.0f;
GLfloat lastFrame = 0.0f;

void processInput(GLFWwindow* window) {
    
    
	GLfloat currentFrame = glfwGetTime();
	deltaTime = currentFrame - lastFrame;
	lastFrame = currentFrame;
	if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
		glfwSetWindowShouldClose(window, true);
	if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_W) == GLFW_PRESS) {
    
    
		myCamera->pressKeyW(deltaTime);
	}
	if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_S) == GLFW_PRESS) {
    
    
		myCamera->pressKeyS(deltaTime);
	}
	if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_A) == GLFW_PRESS) {
    
    
		myCamera->pressKeyA(deltaTime);
	}
	if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_D) == GLFW_PRESS) {
    
    
		myCamera->pressKeyD(deltaTime);
	}
}

glm::vec3 pointLightPositions[] = {
    
    
	glm::vec3(2.0f,  10.2f,  2.0f),
	glm::vec3(-2.3f, 7.3f, -4.0f)
};

float cubeVertices[] = {
    
    
	// positions          // texture Coords
	-0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 0.0f,
	 0.5f, -0.5f, -0.5f,  1.0f, 0.0f,
	 0.5f,  0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,
	 0.5f,  0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,
	-0.5f,  0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
	-0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 0.0f,

	-0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,
	 0.5f, -0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
	 0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 1.0f,
	 0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 1.0f,
	-0.5f,  0.5f,  0.5f,  0.0f, 1.0f,
	-0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,

	-0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
	-0.5f,  0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,
	-0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
	-0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
	-0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,
	-0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,

	 0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
	 0.5f,  0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,
	 0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
	 0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
	 0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,
	 0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,

	-0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
	 0.5f, -0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,
	 0.5f, -0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
	 0.5f, -0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
	-0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,
	-0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,

	-0.5f,  0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
	 0.5f,  0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,
	 0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
	 0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
	-0.5f,  0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,
	-0.5f,  0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f
};
float planeVertices[] = {
    
    
	// positions          // texture Coords (note we set these higher than 1 (together with GL_REPEAT as texture wrapping mode). this will cause the floor texture to repeat)
	 5.0f, -0.5f,  5.0f,  2.0f, 0.0f,
	-5.0f, -0.5f,  5.0f,  0.0f, 0.0f,
	-5.0f, -0.5f, -5.0f,  0.0f, 2.0f,

	 5.0f, -0.5f,  5.0f,  2.0f, 0.0f,
	-5.0f, -0.5f, -5.0f,  0.0f, 2.0f,
	 5.0f, -0.5f, -5.0f,  2.0f, 2.0f
};

int main()
{
    
    
	glfwInit();
	glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
	glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);

	glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);

	GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(800, 600, "test", nullptr, nullptr);
	if (window == nullptr)
	{
    
    
		std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;
		glfwTerminate();
		return -1;
	}
	glfwMakeContextCurrent(window);

	//glfwSetInputMode(window, GLFW_CURSOR, GLFW_CURSOR_DISABLED);

	glfwSetCursorPosCallback(window, mouse_callback);
	glfwSetScrollCallback(window, scroll_callback);

	glewExperimental = GL_TRUE;
	if (glewInit() != GLEW_OK)
	{
    
    
		std::cout << "Failed to initialize GLEW" << std::endl;
		glfwTerminate();
		return -1;
	}

	glViewport(0, 0, 800, 600);

	glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(GLfloat), (GLvoid*)0);
	glEnableVertexAttribArray(0);
	glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(GLfloat), (GLvoid*)(3 * sizeof(GLfloat)));
	glEnableVertexAttribArray(1);
	glVertexAttribPointer(2, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(GLfloat), (GLvoid*)(6 * sizeof(GLfloat)));
	glEnableVertexAttribArray(2);

	glEnableVertexAttribArray(0);

	glBindVertexArray(0);

	GLuint cubeVAO, cubeVBO;
	glGenVertexArrays(1, &cubeVAO);
	glBindVertexArray(cubeVAO);
	glGenBuffers(1, &cubeVBO);
	glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, cubeVBO);
	glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(cubeVertices), &cubeVertices, GL_STATIC_DRAW);
	glEnableVertexAttribArray(0);
	glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 5 * sizeof(float), (void*)0);
	glEnableVertexAttribArray(1);
	glVertexAttribPointer(1, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 5 * sizeof(float), (void*)(3 * sizeof(float)));
	glBindVertexArray(0);

	unsigned int planeVAO, planeVBO;
	glGenVertexArrays(1, &planeVAO);
	glGenBuffers(1, &planeVBO);
	glBindVertexArray(planeVAO);
	glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, planeVBO);
	glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(planeVertices), &planeVertices, GL_STATIC_DRAW);
	glEnableVertexAttribArray(0);
	glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 5 * sizeof(float), (void*)0);
	glEnableVertexAttribArray(1);
	glVertexAttribPointer(1, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 5 * sizeof(float), (void*)(3 * sizeof(float)));
	glBindVertexArray(0);

	GLuint tex;
	glGenTextures(1, &tex);
	int width, height, nrComponents;
	unsigned char* image = stbi_load("container.jpg", &width, &height, &nrComponents, 0);
	if (image) {
    
    
		GLenum format;
		if (nrComponents == 1)
			format = GL_RED;
		else if (nrComponents == 3)
			format = GL_RGB;
		else if (nrComponents == 4)
			format = GL_RGBA;

		glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, tex);
		glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, width, height, 0, format, GL_UNSIGNED_BYTE, image);
		glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);

		glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);
		glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);
		glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR);
		glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);

		stbi_image_free(image);
	}

	glm::mat4 model;
	glm::mat4 view;
	glm::mat4 projection;

	glEnable(GL_DEPTH_TEST);
	//深度测试函数
	glDepthFunc(GL_LESS);
	/*
	* GL_ALWAYS	永远通过深度测试
	* GL_NEVER	永远不通过深度测试
	* GL_LESS	在片段深度值小于缓冲的深度值时通过测试
	* GL_EQUAL	在片段深度值等于缓冲区的深度值时通过测试
	* GL_LEQUAL	在片段深度值小于等于缓冲区的深度值时通过测试
	* GL_GREATER	在片段深度值大于缓冲区的深度值时通过测试
	* GL_NOTEQUAL	在片段深度值不等于缓冲区的深度值时通过测试
	* GL_GEQUAL	在片段深度值大于等于缓冲区的深度值时通过测试
	*/

	Shader* testShader = new Shader("test.vert", "test.frag");

	Shader* lightShader = new Shader("test.vert", "light.frag");

	while (!glfwWindowShouldClose(window))
	{
    
    
		processInput(window);
		glfwPollEvents();

		glClearColor(0.1f, 0.1f, 0.1f, 1.0f);
		glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

		testShader->Use();

		glUniform1i(glGetUniformLocation(testShader->getProgram(), "texture1"), 0);

		glBindVertexArray(cubeVAO);
		glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
		glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, tex);

		view = myCamera->getViewMat4();
		glUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(testShader->getProgram(), "view"), 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(view));

		projection = glm::perspective(glm::radians(myCamera->getFov()), 800.0f / 600.0f, 0.1f, 100.0f);
		glUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(testShader->getProgram(), "projection"), 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(projection));

		model = glm::translate(model, glm::vec3(-1.0f, 0.0f, -1.0f));
		glUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(testShader->getProgram(), "model"), 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(model));
		glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);
		model = glm::mat4(1.0f);
		model = glm::translate(model, glm::vec3(2.0f, 0.0f, 0.0f));
		glUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(testShader->getProgram(), "model"), 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(model));
		glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);

		glBindVertexArray(planeVAO);
		glUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(testShader->getProgram(), "model"), 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(glm::mat4(1.0f)));
		glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 6);
		glBindVertexArray(0);

		glfwSwapBuffers(window);
	}


	glfwTerminate();
	return 0;
}

頂点シェーダ

#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (location = 1) in vec2 aTexCoords;

out vec2 TexCoords;

uniform mat4 model;
uniform mat4 view;
uniform mat4 projection;

void main()
{
    
    
    TexCoords = aTexCoords;    
    gl_Position = projection * view * model * vec4(aPos, 1.0);
}

フラグメントシェーダ

#version 330 core
out vec4 FragColor;

in vec2 TexCoords;

uniform sampler2D texture1;

float near = 0.1; 
float far  = 100.0; 

float LinearizeDepth(float depth) 
{
    
    
    float z = depth * 2.0 - 1.0; // back to NDC [0,1]变换到[-1,1]（标准化设备坐标/裁剪空间）
    return (2.0 * near * far) / (far + near - z * (far - near));    
}


void main()
{
    
        
    FragColor = texture(texture1, TexCoords);
    //FragColor = vec4(vec3(gl_FragCoord.z), 1.0);

    //float depth = LinearizeDepth(gl_FragCoord.z) / far; // 为了演示除以 far
    //FragColor = vec4(vec3(depth), 1.0);
}

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転載: blog.csdn.net/Mhypnos/article/details/130917579
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