第十四章 opengl之高级OpenGL（深度测试）

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已于 2023-03-10 16:03:41 修改 · 728 阅读

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于 2023-03-10 10:45:51 首次发布

深度测试是OpenGL中防止被遮挡的3D图像部分覆盖前面的图像的技术。它使用深度缓冲，通常有24位精度，存储片段的深度值并与新片段比较。深度测试默认关闭，需启用GL_DEPTH_TEST。如果片段通过深度测试，其深度值会被更新；否则，片段被丢弃。深度函数如GL_LESS用于控制比较规则。深度冲突（Z-fighting）发生在深度缓冲精度不足以确定两个形状相对位置时，可以通过调整近平面、使用高精度深度缓冲或避免形状重叠来减轻。

深度测试

前面我们渲染一个3D图片中运用了深度缓冲：防止被阻挡的面渲染到其他面的前面。
深度缓冲就像颜色缓冲(Color Buffer)（储存所有的片段颜色：视觉输出）一样，在每个片段中储存了信息，并且（通常）和颜色缓冲有着一样的宽度和高度。深度缓冲是由窗口系统自动创建的，它会以16、24或32位float的形式储存它的深度值。在大部分的系统中，深度缓冲的精度都是24位的。
当深度测试(Depth Testing)被启用的时候**，OpenGL会将一个片段的深度值与深度缓冲的内容进行对比**。OpenGL会执行一个深度测试，如果这个测试通过了的话，深度缓冲将会更新为新的深度值。如果深度测试失败了，片段将会被丢弃。
深度缓冲是在片段着色器运行之后（以及模板测试(Stencil Testing)运行之后）在屏幕空间中运行的。屏幕空间坐标与通过OpenGL的glViewport所定义的视口密切相关，并且可以直接使用GLSL内建变量gl_FragCoord从片段着色器中直接访问。gl_FragCoord的x和y分量代表了片段的屏幕空间坐标（其中(0, 0)位于左下角）。gl_FragCoord中也包含了一个z分量，它包含了片段真正的深度值。z值就是需要与深度缓冲内容所对比的那个值。

补充：
现在大部分的GPU都提供一个叫做提前深度测试 (Early Depth Testing)的 硬件特性。提前深度测试允许深度测试在片段着色器之前运行。只要我们清楚一个片段永远不会是可见的（它在其他物体之后），我们就能提前丢弃这个片段。
片段着色器通常开销都是很大的，所以我们应该尽可能避免运行它们。当使用提前深度测试时，片段着色器的一个限制是你不能写入片段的深度值。如果一个片段着色器对它的深度值进行了写入，提前深度测试是不可能的。OpenGL不能提前知道深度值。
深度测试默认是禁用的，所以如果要启用深度测试的话，我们需要用GL_DEPTH_TEST选项来启用它：

glEnable(GL_DEPTH_TEST);

当它启用的时候，如果一个片段通过了深度测试的话，OpenGL会在深度缓冲中储存该片段的z值；如果没有通过深度缓冲，则会丢弃该片段。如果你启用了深度缓冲，你还应该在每个渲染迭代之前使用GL_DEPTH_BUFFER_BIT来清除深度缓冲，否则你会仍在使用上一次渲染迭代中的写入的深度值：

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

在某些情况下你会需要对所有片段都执行深度测试并丢弃相应的片段，但不希望更新深度缓冲。基本上来说，你在使用一个只读的(Read-only)深度缓冲。OpenGL允许我们禁用深度缓冲的写入，只需要设置它的深度掩码(Depth Mask)设置为GL_FALSE就可以了：

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