模板測(cè)試(Stencil Test)：

當(dāng)片段著色器處理完一個(gè)片段之后，模板測(cè)試(Stencil Test)會(huì)開(kāi)始執(zhí)行，和深度測(cè)試一樣，它也可能會(huì)丟棄片段。接下來(lái)，被保留的片段會(huì)進(jìn)入深度測(cè)試，它可能會(huì)丟棄更多的片段。模板測(cè)試是根據(jù)又一個(gè)緩沖來(lái)進(jìn)行的，它叫做模板緩沖(Stencil Buffer)，我們可以在渲染的時(shí)候更新它來(lái)實(shí)現(xiàn)一些很有意思的效果。

一個(gè)模板緩沖中，（通常）每個(gè)模板值(Stencil Value)是8位的。所以每個(gè)像素/片段一共能有256種不同的模板值。我們可以將這些模板值設(shè)置為我們想要的值，然后當(dāng)某一個(gè)片段有某一個(gè)模板值的時(shí)候，我們就可以選擇丟棄或是保留這個(gè)片段了。

模板緩沖的一個(gè)簡(jiǎn)單的例子如下：

模板緩沖首先會(huì)被清除為0，之后在模板緩沖中使用1填充了一個(gè)空心矩形。場(chǎng)景中的片段將會(huì)只在片段的模板值為1的時(shí)候會(huì)被渲染（其它的都被丟棄了）。?

每個(gè)窗口庫(kù)都需要為你配置一個(gè)模板緩沖。GLFW自動(dòng)做了這件事，所以我們不需要告訴GLFW來(lái)創(chuàng)建一個(gè)，但其它的窗口庫(kù)可能不會(huì)默認(rèn)給你創(chuàng)建一個(gè)模板庫(kù)，所以記得要查看庫(kù)的文檔。

測(cè)試和混合發(fā)生在渲染流程中的最后一個(gè)階段，在這個(gè)階段里，GPU主要的工作是逐片元操作，將片元的顏色以某種形式合并，得到最終在屏幕上顯示的像素顏色。

在webgl中的測(cè)試有裁剪測(cè)試、透明的測(cè)試、模板測(cè)試以及深度測(cè)試。這幾個(gè)測(cè)試都是高度可配置的，測(cè)試流程如下圖：

模板緩沖:?

通常用戶(hù)在啟用模板緩沖的時(shí)候，會(huì)將整個(gè)模板緩沖中的所有片段模板值設(shè)置為0，從而丟棄所有的片段，然后再設(shè)置特定區(qū)域的模板值以及比較函數(shù)。GPU會(huì)讀取用戶(hù)設(shè)置的模板值，然后將該值和模板緩沖中該位置的模板值，按比較函數(shù)進(jìn)行比較，最終決定是保留還是舍棄該片段，形成遮罩效果。在模板測(cè)試中有兩個(gè)很重要的方法是stencilFunc和stencilOp，stencilFunc用來(lái)控制stencil的測(cè)試方式，得出測(cè)試結(jié)果。stencilOp根據(jù)結(jié)果決定要如何處理緩沖中的數(shù)據(jù)。

glStencilFunc?：

glStencilFunc(GLenum func, GLint ref, GLuint mask)一共包含三個(gè)參數(shù)：

• func：設(shè)置模板測(cè)試函數(shù)(Stencil Test Function)。這個(gè)測(cè)試函數(shù)將會(huì)應(yīng)用到已儲(chǔ)存的模板值上和glStencilFunc函數(shù)的ref值上。可用的選項(xiàng)有：GL_NEVER、GL_LESS、GL_LEQUAL、GL_GREATER、GL_GEQUAL、GL_EQUAL、GL_NOTEQUAL和GL_ALWAYS。它們的語(yǔ)義和深度緩沖的函數(shù)類(lèi)似。
• ref：設(shè)置了模板測(cè)試的參考值(Reference Value)。模板緩沖的內(nèi)容將會(huì)與這個(gè)值進(jìn)行比較。
• mask：設(shè)置一個(gè)掩碼，它將會(huì)與參考值和儲(chǔ)存的模板值在測(cè)試比較它們之前進(jìn)行與(AND)運(yùn)算。初始情況下所有位都為1。

測(cè)試的時(shí)候，ref會(huì)先和mask做與運(yùn)算，再將模板緩沖中的值與mask做與運(yùn)算，最后把這兩個(gè)與運(yùn)算的值，代入比較函數(shù)得出結(jié)果。

所有的比較函數(shù)如下：

舉個(gè)例子：

glStencilFunc(gl.GEQUAL, 1, 0xFF)

?先將參考值1與0xff做與運(yùn)算得到運(yùn)算結(jié)果：1，將運(yùn)算結(jié)果再與"模板緩沖和0xff進(jìn)行與運(yùn)算的值"進(jìn)行比較。判斷是否滿(mǎn)足前者大于后者，如果是的話(huà)模板測(cè)試成功，否則失敗。

mask值設(shè)為0xff的時(shí)候，就等于直接拿參考值和模板緩沖值做比較。

想要禁用模板也可以將mask設(shè)置為0x00

經(jīng)歷了glStencilFunc之后，我們就知道模板測(cè)試是不是通過(guò)。接下來(lái)就要對(duì)模板緩沖進(jìn)行操作，這就需要?glStencilOp這個(gè)函數(shù)了。

glStencilOp：

glStencilOp(GLenum sfail, GLenum dpfail, GLenum dppass)一共包含三個(gè)選項(xiàng)，我們能夠設(shè)定每個(gè)選項(xiàng)應(yīng)該采取的行為：

• sfail：模板測(cè)試失敗時(shí)采取的行為。
• dpfail：模板測(cè)試通過(guò)，但深度測(cè)試失敗時(shí)采取的行為。
• dppass：模板測(cè)試和深度測(cè)試都通過(guò)時(shí)采取的行為。

每個(gè)選項(xiàng)都可以選用以下的其中一種行為：

行為	描述
gl.KEEP	保持當(dāng)前儲(chǔ)存的模板值
gl.ZERO	將模板緩沖值設(shè)置為0
gl.REPLACE	將模板緩沖區(qū)值設(shè)置為glStencilFunc函數(shù)設(shè)置的ref值
gl.INCR	如果模板緩沖值小于最大值則將模板值加1
gl.INCR_WRAP	與GL_INCR一樣，但如果模板緩沖值超過(guò)了最大值則歸零
gl.DECR	如果模板緩沖值大于最小值則將模板值減1
gl.DECR_WRAP	與GL_DECR一樣，但如果模板緩沖值小于0則將其設(shè)置為最大值
gl.INVERT	按位翻轉(zhuǎn)當(dāng)前的模板緩沖值

默認(rèn)情況下glStencilOp是設(shè)置為(gl.KEEP, gl.KEEP, gl.KEEP)的，所以不論測(cè)試的結(jié)果是什么，模板緩沖都會(huì)保留它的值。默認(rèn)的行為不會(huì)更新模板緩沖，所以如果你想寫(xiě)入模板緩沖的話(huà)，你需要至少對(duì)其中一個(gè)選項(xiàng)設(shè)置不同的值。

通常我們這樣設(shè)置：glStencilOp(gl..KEEP, gl.KEEP,gl.REPLACE)，測(cè)試失敗時(shí)保持原有值（KEEP），測(cè)試通過(guò)的參考值替換模板緩沖值（REPLACE）

在webgl中模板測(cè)試默認(rèn)是處于禁用狀態(tài)，使用時(shí)需要手動(dòng)開(kāi)啟，我們采用gl.enable來(lái)開(kāi)啟：

gl.enable(gl.STENCIL_TEST);

注意，和顏色和深度緩沖一樣，我們也需要在每幀繪制之前清除模板緩沖。

gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT | gl.STENCIL_BUFFER_BIT);

如果想自己在webgl上寫(xiě)模板測(cè)試，需要在獲取gl上下文對(duì)象時(shí)傳入stencil的請(qǐng)求：

const gl = canvas.getContext("webgl",{stencil:true});

深度測(cè)試（Depth Test）：

深度測(cè)試可以幫助實(shí)現(xiàn)3D渲染的物體遮擋效果 ，

深度緩沖就像顏色緩沖(Color Buffer)（儲(chǔ)存所有的片段顏色）一樣，在每個(gè)片段中儲(chǔ)存了信息，并且（通常）和顏色緩沖有著一樣的寬度和高度。深度緩沖是由窗口系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建的，它會(huì)以16、24或32位float的形式儲(chǔ)存它的深度值。在大部分的系統(tǒng)中，深度緩沖的精度都是24位的。

?當(dāng)深度測(cè)試被啟用的時(shí)候，OpenGL會(huì)將一個(gè)片段的深度值與深度緩沖的內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比。OpenGL會(huì)執(zhí)行一個(gè)深度測(cè)試，如果這個(gè)測(cè)試通過(guò)了的話(huà)，深度緩沖將會(huì)更新為新的深度值。如果深度測(cè)試失敗了，片段將會(huì)被丟棄。

深度緩沖是在片段著色器運(yùn)行之后（以及模板測(cè)試運(yùn)行之后）在屏幕空間中運(yùn)行的。屏幕空間坐標(biāo)與通過(guò)OpenGL的glViewport所定義的視口密切相關(guān)，并且可以直接使用GLSL內(nèi)建變量gl_FragCoord從片段著色器中直接訪(fǎng)問(wèn)。gl_FragCoord的x和y分量代表了片段的屏幕空間坐標(biāo)（其中(0, 0)位于左下角）。gl_FragCoord中也包含了一個(gè)z分量，它包含了片段真正的深度值。z值就是需要與深度緩沖內(nèi)容所對(duì)比的那個(gè)值。

深度測(cè)試默認(rèn)是禁用的，所以如果要啟用深度測(cè)試的話(huà)，我們需要用GL_DEPTH_TEST選項(xiàng)來(lái)啟用它：

glEnable(GL_DEPTH_TEST);

當(dāng)它啟用的時(shí)候，如果一個(gè)片段通過(guò)了深度測(cè)試的話(huà)，OpenGL會(huì)在深度緩沖中儲(chǔ)存該片段的z值；如果沒(méi)有通過(guò)深度緩沖，則會(huì)丟棄該片段。如果你啟用了深度緩沖，你還應(yīng)該在每個(gè)渲染迭代之前使用GL_DEPTH_BUFFER_BIT來(lái)清除深度緩沖，否則你會(huì)仍在使用上一次渲染迭代中的寫(xiě)入的深度值：

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

如果在某些情況下你會(huì)需要對(duì)所有片段都執(zhí)行深度測(cè)試并丟棄相應(yīng)的片段，但不希望更新深度緩沖。也就是你在使用一個(gè)只讀的(Read-only)深度緩沖。OpenGL允許我們禁用深度緩沖的寫(xiě)入，只需要設(shè)置它的深度掩碼(Depth Mask)設(shè)置為GL_FALSE就可以了：

glDepthMask(GL_FALSE);

注意這只在深度測(cè)試被啟用的時(shí)候才有效果。

深度測(cè)試函數(shù)

OpenGL允許我們修改深度測(cè)試中使用的比較運(yùn)算符。這允許我們來(lái)控制OpenGL什么時(shí)候該通過(guò)或丟棄一個(gè)片段，什么時(shí)候去更新深度緩沖。我們可以調(diào)用glDepthFunc函數(shù)來(lái)設(shè)置比較運(yùn)算符（或者說(shuō)深度函數(shù)(Depth Function)）：

glDepthFunc(GL_LESS);

這個(gè)函數(shù)接受下面表格中的比較運(yùn)算符：

函數(shù)	描述
GL_ALWAYS	永遠(yuǎn)通過(guò)深度測(cè)試
GL_NEVER	永遠(yuǎn)不通過(guò)深度測(cè)試
GL_LESS	在片段深度值小于緩沖的深度值時(shí)通過(guò)測(cè)試
GL_EQUAL	在片段深度值等于緩沖區(qū)的深度值時(shí)通過(guò)測(cè)試
GL_LEQUAL	在片段深度值小于等于緩沖區(qū)的深度值時(shí)通過(guò)測(cè)試
GL_GREATER	在片段深度值大于緩沖區(qū)的深度值時(shí)通過(guò)測(cè)試
GL_NOTEQUAL	在片段深度值不等于緩沖區(qū)的深度值時(shí)通過(guò)測(cè)試
GL_GEQUAL	在片段深度值大于等于緩沖區(qū)的深度值時(shí)通過(guò)測(cè)試

默認(rèn)情況下使用的深度函數(shù)是GL_LESS，它將會(huì)丟棄深度值大于等于當(dāng)前深度緩沖值的所有片段。

?如果想自己在webgl上寫(xiě)深度測(cè)試，需要在獲取gl上下文對(duì)象時(shí)傳入depth的請(qǐng)求：

const gl = canvas.getContext("webgl",{stencil:true,depth:true});

Creator中使用深度、模板測(cè)試：

打開(kāi)TS引擎源碼文件cocos\gfx\webgl\webgl-swapchain.ts(低版本打開(kāi)cocos\gfx\webgl\webgl-device.ts)

有個(gè)initStates函數(shù)，引擎在這里初始化depth、stencil state：

function initStates (gl: WebGLRenderingContext) {gl.activeTexture(gl.TEXTURE0);gl.pixelStorei(gl.PACK_ALIGNMENT, 1);gl.pixelStorei(gl.UNPACK_ALIGNMENT, 1);gl.pixelStorei(gl.UNPACK_FLIP_Y_WEBGL, false);gl.bindFramebuffer(gl.FRAMEBUFFER, null);// rasterizer stategl.enable(gl.SCISSOR_TEST);gl.enable(gl.CULL_FACE);gl.cullFace(gl.BACK);gl.frontFace(gl.CCW);gl.disable(gl.POLYGON_OFFSET_FILL);gl.polygonOffset(0.0, 0.0);// depth stencil stategl.enable(gl.DEPTH_TEST);gl.depthMask(true);gl.depthFunc(gl.LESS);gl.depthRange(0.0, 1.0);gl.stencilFuncSeparate(gl.FRONT, gl.ALWAYS, 1, 0xffff);gl.stencilOpSeparate(gl.FRONT, gl.KEEP, gl.KEEP, gl.KEEP);gl.stencilMaskSeparate(gl.FRONT, 0xffff);gl.stencilFuncSeparate(gl.BACK, gl.ALWAYS, 1, 0xffff);gl.stencilOpSeparate(gl.BACK, gl.KEEP, gl.KEEP, gl.KEEP);gl.stencilMaskSeparate(gl.BACK, 0xffff);gl.disable(gl.STENCIL_TEST);// blend stategl.disable(gl.SAMPLE_ALPHA_TO_COVERAGE);gl.disable(gl.BLEND);gl.blendEquationSeparate(gl.FUNC_ADD, gl.FUNC_ADD);gl.blendFuncSeparate(gl.ONE, gl.ZERO, gl.ONE, gl.ZERO);gl.colorMask(true, true, true, true);gl.blendColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
}

以上初始化的配置，主要針對(duì)3D對(duì)象，因?yàn)?D對(duì)象大多數(shù)包含透明像素，因此2D管線(xiàn)不需要進(jìn)行深度測(cè)試，比如：對(duì)于builtin-sprite.effect這類(lèi)2d shader中對(duì)應(yīng)深度測(cè)試部分，都被默認(rèn)關(guān)閉了：

除了可以在effect文件中初始化深度模板測(cè)試 ， creator編輯器還可以在material文件中修改：

所有深度、模板測(cè)試相關(guān)的配置都可以在Pipeline States下修改。

下面我們做個(gè)案例：

?如圖，結(jié)合相機(jī)位置和右下角相機(jī)拍攝出的畫(huà)面來(lái)看，由于長(zhǎng)方體柱子的深度值比其他模型的深度值要小，（由于深度測(cè)試函數(shù)是GL_LESS，深度值小的通過(guò)測(cè)試）使得長(zhǎng)方體背后的模型的片段被剔除了，因此長(zhǎng)方體遮擋住了其他物體（包括地面）。接下來(lái)我們對(duì)長(zhǎng)方體的深度測(cè)試做一些配置修改，再看看顯示效果：

1.關(guān)閉長(zhǎng)方體模型材質(zhì)中的的深度測(cè)試：

關(guān)閉長(zhǎng)方體的深度測(cè)試表現(xiàn)的效果：?

?長(zhǎng)方體關(guān)閉了深度測(cè)試后，沒(méi)有了深度值，在它和其他模型重疊的地方，會(huì)被有深度的模型片段填充。