OpenGL ES学习（8）——剪裁测试认识

本文介绍常见测试和任意剪裁平面：剪裁测试、Alpha测试、模板测试和任意剪裁平面.

1.1 剪裁测试

剪裁测试，用来在渲染场景时限制绘制区域，实现同时在屏幕上绘制主视角与次视角场景。

1.1.1 剪裁测试原理

启用剪裁测试后，绘制将会在指定矩形区域进行，不在此区域内的片元会被丢弃，在区域内的片元进入帧缓冲。

1.1.2 核心代码

 GLES20.glEnable(GLES20.GL_SCISSOR_TEST);//启用剪裁测试GLES20.glScissor(0, 0, 230, 200);//设置区域GLES20.glDisable(GLES20.GL_SCISSOR_TEST);//禁用剪裁测试

1.2 Alpha测试

Alpha测试可以实现任意形状绘制区域的。

1.2.1 Alpha测试原理

OpenGL ES中每个颜色都有4个通道————RGBA，A代表了透明度（Alpha）通道。当绘制一个片元时，首先检测其Alpha值，若Alpha值满足要求，则通过测试，绘制此片元，否则丢弃此片元，不进行绘制。

1.2.2 编程实现

OpenGL ES 2.0中没有支持Alpha测试的API，我们需要通过自定义着色器来实现Alpha测试。如下所示：

precision mediump float;
varying vec2 vTextureCoord; //接收从顶点着色器过来的参数
uniform sampler2D sTexture;//纹理内容数据
void main() {vec4 bcolor = texture2D(sTexture, vTextureCoord);//给此片元从纹理中采样出颜色值if(bcolor.a<0.6) {discard;//丢弃当前片元} else {gl_FragColor=bcolor;}
}

上面代码中的“discard”操作即为丢弃当前片元。

1.3 模板测试

想要将绘制限定在某一不规则区域内，可以采用本节学习的模板测试。

1.3.1 模板测试原理

模板测试就是通过模板缓冲中记录的模板信息来完成。渲染管线在模板缓冲区中为每个位置的片元保存了一个“模板值”，当像素需要进行模板测试时，将设定的模板参考值与该片元对应位置的模板值进行比较，符合条件的片元通过测试，不符合条件的则被丢弃，不进行渲染。

1.3.2 核心代码

            GLES20.glClear(GLES20.GL_STENCIL_BUFFER_BIT);//清除模板缓冲GLES20.glEnable(GLES20.GL_STENCIL_TEST);//允许模板测试GLES20.glStencilFunc(GLES20.GL_ALWAYS, 1, 1);//设置模板测试参数GLES20.glStencilOp(GLES20.GL_KEEP, GLES20.GL_KEEP, GLES20.GL_REPLACE);//模板测试后的操作GLES20.glDisable(GLES20.GL_STENCIL_TEST);//禁用模板测试

1.3.3 模板测试的比较模式

上述代码中“GLES20.glStencilFunc(GLES20.GL_ALWAYS,1,1)”第一个参数“GLES20.GL_ALWAYS”是比较模式参数，它包括下表所示的8种：

比较模式	含义
GL_NEVER	从不通过模板测试
GL_ALWAYS	总是通过模板测试
GL_LESS	只有参考值<(模板缓冲区的值&mask)时才通过
GL_LEQUAL	只有参考值<=(模板缓冲区的值&mask)时才通过
GL_EQUAL	只有参考值=(模板缓冲区的值&mask)时才通过
GL_GEQUAL	只有参考值>=(模板缓冲区的值&mask)时才通过
GL_GREATER	只有参考值>(模板缓冲区的值&mask)时才通过
GL_NOTEQUAL	只有参考值!=(模板缓冲区的值&mask)时才通过

表中“&”代表位与操作。

1.3.4 glStencilOp(…)参数含义

参数1表示模板测试未通过时此片元对应的模板值如何变化;
参数2表示模板测试通过，但深度测试未通过时此片元对应的模板值如何变化(没有启用深度测试，默认深度测试总是通过);
参数3表示模板测试和深度测试均通过时此片元对应的模板值如何变化

3个参数可选值参考表：

参数值	模板值变化情况
GL_KEEP	不改变
GL_ZERO	回零
GL_REPLACE	使用测试条件中的设定值来代替当前模板值
GL_INCR	增加1，但如果已经是最大值，则保持不变
GL_NCR_WRAP	增加1，但如果已经是最大值，则重新从零开始
GL_DECR	减少1，但如果已经是零，则保持不变
GL_DECR_WRAP	减少1，但如果已经是零，则重新设置为最大值
GL_INVERT	按位取反

1.4 任意剪裁平面

仅绘制某一特定平面所确定半空间中的物体部分，其他部分不绘制，如同切掉物体一部分一样。

1.4.1 基本原理

用户可以指定任意一个平面进行剪裁，剪裁平面可以用于删除场景中无关的物体部分，比如显示物体的剖面图。

OpenGL ES 2.0中想要实现任意剪裁平面需要在片元着色器中通过编程实现。

定义剪裁平面参数A、B、C、D，4个参数代表平面解析方程(Ax+By+Cz+D=0)中的4个系数；
剪裁平面4个参数传入渲染管线，给着色器使用；
顶点着色器中判断顶点是否在平面的某一侧(使用平面方程验证)，完成计算得到的值传入片元着色器
片元着色器根据接收到的值与0之间的关系得到顶点与剪裁平面之间的位置关系，以决定是否丢弃片元。

若Ax+By+Cz+D>0,则顶点在平面的一侧，反之在另一侧。

【参考】

https://www.khronos.org/opengles/
《OpenGL ES应用开发实践指南 Android卷 Kevin Brothaler》
https://en.wikipedia.org/wiki/OpenGL_ES
https://developer.android.google.cn/guide/topics/graphics/opengl
https://developer.android.google.cn/training/graphics/opengl
《Android3D游戏开发技术宝典OpenGL ES 2.0》
字节流动OpenGL ES开发极简教程