NDK OpenGL ES 3.0 開發（十一）：模闆測試

作者：位元組流動

來源：

https://blog.csdn.net/Kennethdroid/article/details/102533260

OpenGL ES 模闆測試

模闆測試與深度測試類似，主要作用是利用模闆緩沖區(Stencil Buffer)所儲存的模闆值決定目前片段是否被丢棄，且發生于深度測試之前。

圖檔來源：

https://learnopengl.com/Advanced-OpenGL/Stencil-testing

模闆測試一般步驟：

• 啟用模闆測試，開啟模闆緩沖寫入

  glStencilMask(0xFF)

  ；
• 執行渲染操作，更新模闆緩沖區；
• 關閉模闆緩沖寫入

  glStencilMask(0x00)

• 執行渲染操作，利用模闆緩沖區所儲存的模闆值确定是否丢棄特定片段。

啟用模闆測試

glEnable(GL_STENCIL_TEST);

, 清空模闆緩沖區

glClear( GL_STENCIL_BUFFER_BIT);

。

控制模闆緩沖區是否可以進行寫入：

// 0xFF == 0b11111111
// 模闆值與它進行按位與運算結果是模闆值，模闆緩沖可寫
glStencilMask(0xFF); 

// 0x00 == 0b00000000 == 0
// 模闆值與它進行按位與運算結果是0，模闆緩沖不可寫
glStencilMask(0x00); 
      

模闆測試的配置函數

glStencilFunc

和

glStencilOp

void glStencilFunc(GLenum func, GLint ref, GLuint mask);      

• func：設定模闆測試操作。這個測試操作應用到已經儲存的模闆值和

  glStencilFunc

  的 ref 值上，可用的選項是：

  GL_NEVER、GL_LEQUAL、GL_GREATER、GL_GEQUAL、GL_EQUAL、GL_NOTEQUAL、GL_ALWAYS ;

• ref：指定模闆測試的引用值。模闆緩沖區中的模闆值會與這個值對比;
• mask：指定一個遮罩，在模闆測試對比引用值和儲存的模闆值前，對它們進行按位與（and）操作，初始設定為 1 。

glStencilFunc(GL_EQUAL, 1, 0xFF);
// 表示當一個片段模闆值等于(GL_EQUAL)引用值1，片段就能通過測試被繪制了，否則就會被丢棄。

glStencilFunc(GL_ALWAYS, 1, 0xFF);
// 表示所有片段模闆測試總是通過。

      

glStencilOp

主要用于控制更新模闆緩沖區的方式。

void glStencilOp(GLenum sfail, GLenum dpfail, GLenum dppass);      

• sfail： 如果模闆測試失敗将如何更新模闆值;
• dpfail： 如果模闆測試通過，但是深度測試失敗時将如何更新模闆值;
• dppass： 如果深度測試和模闆測試都通過，将如何更新模闆值。

參數可選操作：

操作	描述
GL_KEEP	保持現有的模闆值
GL_ZERO	将模闆值置為 0
GL_REPLACE	将模闆值設定為用 glStencilFunc 函數設定的ref值
GL_INCR	如果模闆值不是最大值就将模闆值 +1
GL_INCR_WRAP	與 GL_INCR 一樣将模闆值 +1 ，如果模闆值已經是最大值則設為 0
GL_DECR	如果模闆值不是最小值就将模闆值 -1
GL_DECR_WRAP	與 GL_DECR 一樣将模闆值 -1 ，如果模闆值已經是最小值則設為最大值
GL_INVERT	按位反轉目前模闆緩沖區的值

繪制物體輪廓是模闆測試的常見應用，其步驟一般如下：

• 啟動深度測試和模闆測試，清空模闆緩沖和深度緩沖；
• 在繪制物體前，設定

  glStencilFunc(GL_ALWAYS, 1, 0xFF);

  ，用 1 更新物體将被渲染的片段對應的模闆值；
• 渲染物體，寫入模闆緩沖區；
• 關閉模闆寫入和深度測試；
• 将物體放大一定比例；
• 使用一個不同的片段着色器用來輸出一個純顔色（物體輪廓顔色）；
• 再次繪制物體，設定

  glStencilFunc(GL_NOTEQUAL, 1, 0xFF)

  當片段的模闆值不為 1 時，片段通過測試進行渲染；
• 開啟模闆寫入和深度測試。

關鍵實作的代碼片段：

//啟動深度測試和模闆測試，清空模闆和深度緩沖
glClear(GL_STENCIL_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glEnable(GL_STENCIL_TEST);

glStencilFunc(GL_ALWAYS, 1, 0xFF); //所有片段都要寫入模闆緩沖
glStencilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, GL_REPLACE);//若模闆測試和深度測試都通過了，将片段對應的模闆值替換為1
glStencilMask(0xFF);

//繪制物體
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);//當片段的模闆值不為 1 時，片段通過測試進行渲染

//禁用模闆寫入和深度測試
glStencilMask(0x00);
glDisable(GL_DEPTH_TEST);

//繪制物體輪廓
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);

//開啟模闆寫入和深度測試
glStencilMask(0xFF);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glDisable(GL_STENCIL_TEST);
      

另外需要注意，在使用 GLSurfaceView 時，新的 API 預設沒有配置模闆緩沖區，需要使用

setEGLConfigChooser

配置模闆緩沖區。

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);//最後 2 個參數表示分别配置 16 位的深度緩沖區和模闆緩沖區
    setRenderer(mGLRender);
    setRenderMode(RENDERMODE_WHEN_DIRTY);

}      

利用模闆測試繪制物體輪廓效果圖

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