OpenGL深度缓存

写在前面的话

我们都知道,在OpenGL中有很多种

准备工作

为了更好的演示这些缓存的使用方法,我们需要绘制一个立体图形,这里我们绘制一个立方体。顶点着色器需要修改一下,接受一个三维坐标:

顶点着色器

我们等会将会改变模型的颜色,所以需要将纹理颜色和Color属性相乘达到混合的效果。

片段着色器

由于新加入Z坐标轴数据,现在每个顶点数组缓存大小将变成8*sizeof(float),也就缓存中将存储8个float类型的变量:

顶点缓存数据

由于我们每个立方体需要6个面,而绘制每个面需要6个顶点(两个三角形),所以我们的立方体有6*6=36个顶点,为了简化你的劳动,这里有一份现成的顶点数据。

下面就可以绘制这个立方体了:

绘制立方体

这里其实不需要传入这么多顶点数据,因为OpenGL中提供了许多能够高效重用顶点数据的绘制方法,例如glDrawElements和glDrawInstance等。但这不是我们今天要介绍的内容,所以这里我们暂时卖个关子,在今后的教程中,我们来详细介绍OpenGL中的各种绘制方法。

带有纹理的立方体

我们可以清楚地看到:这并不是我们所期待看到的那个立方体,这个立方体的每一面的遮盖顺序都是错误的。

出这种问题的原因是:OpenGL是按照逐个三角形绘制这个立方体的,它在绘制下一个三角形时将覆盖原先绘制的三角形,所以会出现这种立方体的背面覆盖立方体正面或者侧面的情况。

为了解决这个问题,我们就需要OpenGL提供的两种工具了,就是我们这一章开头所提到的深度(deepth)与模板(stencil)。

深度缓存

OpenGL中的深度是指:像素与屏幕的垂直距离,深度数值越大离屏幕越远,而深度缓存则保存了每个像素点的深度。这就意味着:我们的立方体中,离我们观察者越远的面它的顶点的深度值就越大,而距离我们观察者越近的面他的顶点深度值就越小。

在片段着色器中,如果遇到两个像素在屏幕上坐标相同的情况,在绘制前将会比较两者的深度(Z值),以判断两者之间谁离观察者更近。如果新的像素深度值大于旧的顶点,则以新像素覆盖原有像素;反之则放弃绘制新像素,保留原有像素。这个比较的过程称为深度测试(deepth testing)。

OpenGL提供了一个额外的缓存来存储这些深度值,称之为深度缓存,它的功能就是在片段着色器着色时自动计算深度值,片段着色器不会显式调用它,但是它会显著影响着色的效果。要使用深度测试功能需要调用glEnable;

开启深度测试

如果你开启了这项功能后再次运行你的程序,你会发现你的屏幕一片漆黑,这是因为开启深度缓存后如果不设置值的话所有缓存的值都是0,而深度值大于0的像素都将被遮挡,因此所有像素都被忽略,你看到的只有背景色。

如何给深度缓存设置值呢?如果你想偷懒可以直接采用清除深度缓存的方法来设置默认值,要清除深度缓存可以使用glClear:

清除深度缓存

如果你没有设置glClearDepth的话,清除后的深度缓存默认值是1。这个值表示的是当前viewPort的最远距离,所有的像素与我们观察的距离都不可能比这个深度远,因此所有像素都不再被忽略。

开启深度测试后的效果

现在这立方体可以被正确绘制了,还有一个问题值得一提的是,深度和颜色一样是一个浮点数,你可以使用不同的精度,精度越小越节约空间,但是在复杂的场景渲染上,精度过小反而会导致一些意想不到的渲染错误。

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