OpenGL 模板测试

news2024/11/23 15:09:49

1.示例效果图

选中模型对象，出现模型轮廓。

 

2.简介 

当片段着色器处理完一个片段之后，模板测试会开始执行，和深度测试一样，它也可能会丢弃片段。接下来，被保留的片段会进入深度测试，它可能会丢弃更多的片段。模板测试是根据又一个缓冲来进行的，它叫做模板缓冲。

一个模板缓冲中，（通常）每个模板值是8位的。所以每个像素/片段一共能有256种不同的模板值。我们可以将这些模板值设置为我们想要的值，然后当某一个片段有某一个模板值的时候，我们就可以选择丢弃或是保留这个片段了。

 

模板缓冲首先会被清除为0，之后在模板缓冲中使用1填充了一个空心矩形。场景中的片段将会只在片段的模板值为1的时候会被渲染（其它的都被丢弃了）。

使用模板缓冲的时候，大体的步骤如下：

  • 启用模板缓冲的写入。
  • 渲染物体，更新模板缓冲的内容。
  • 禁用模板缓冲的写入。
  • 渲染（其它）物体，这次根据模板缓冲的内容丢弃特定的片段。

启用GL_STENCIL_TEST来启用模板测试。

glEnable(GL_STENCIL_TEST);

和颜色和深度缓冲一样，需要在每次迭代之前清除模板缓冲。

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);

和深度测试的glDepthMask函数一样，模板缓冲也有一个类似的函数。glStencilMask允许我们设置一个位掩码。

glStencilMask(0xFF); // 可写入
glStencilMask(0x00); // 禁用写入，可读

模板函数：

和深度测试一样，我们对模板缓冲应该通过还是失败，以及它应该如何影响模板缓冲，也是有一定控制的。一共有两个函数能够用来配置模板测试：glStencilFunc和glStencilOp。

glStencilFunc(GLenum func, GLint ref, GLuint mask)一共包含三个参数：

  • func：设置模板测试函数。这个测试函数将会应用到已储存的模板值上和glStencilFunc函数的ref值上。可用的选项有：GL_NEVER、GL_LESS、GL_LEQUAL、GL_GREATER、GL_GEQUAL、GL_EQUAL、GL_NOTEQUAL和GL_ALWAYS。它们的语义和深度缓冲的函数类似。
  • ref：设置了模板测试的参考值，模板缓冲的内容将会与这个值进行比较。
  • mask：设置一个掩码，它将会与参考值和储存的模板值在测试比较它们之前进行与(AND)运算。初始情况下所有位都为1。

示例，函数被设置为如下：

glStencilFunc(GL_EQUAL, 1, 0xFF)

这会告诉OpenGL，只要一个片段的模板值等于(GL_EQUAL)参考值1，片段将会通过测试并被绘制，否则会被丢弃。

glStencilFunc仅仅描述了OpenGL应该对模板缓冲内容做什么，而不是我们应该如何更新缓冲。

如何更新缓冲：使用glStencilOp。

glStencilOp(GLenum sfail, GLenum dpfail, GLenum dppass)一共包含三个选项，我们能够设定每个选项应该采取的行为：

  • sfail：模板测试失败时采取的行为。
  • dpfail：模板测试通过，但深度测试失败时采取的行为。
  • dppass：模板测试和深度测试都通过时采取的行为。

每个选项都可以选用以下的其中一种行为：

行为描述
GL_KEEP保持当前储存的模板值
GL_ZERO将模板值设置为0
GL_REPLACE将模板值设置为glStencilFunc函数设置的ref值
GL_INCR如果模板值小于最大值则将模板值加1
GL_INCR_WRAP与GL_INCR一样，但如果模板值超过了最大值则归零
GL_DECR如果模板值大于最小值则将模板值减1
GL_DECR_WRAP与GL_DECR一样，但如果模板值小于0则将其设置为最大值
GL_INVERT按位翻转当前的模板缓冲值

默认情况下glStencilOp是设置为(GL_KEEP, GL_KEEP, GL_KEEP)的，所以不论任何测试的结果是如何，模板缓冲都会保留它的值。默认的行为不会更新模板缓冲，所以如果你想写入模板缓冲的话，你需要至少对其中一个选项设置不同的值。

所以，通过使用glStencilFunc和glStencilOp，我们可以精确地指定更新模板缓冲的时机与行为了，我们也可以指定什么时候该让模板缓冲通过，即什么时候片段需要被丢弃。

3.示例-物体轮廓

当你想要在策略游戏中选中一个单位进行操作的，想要告诉玩家选中的是哪个单位的时候，这个效果就非常有用了。为物体创建轮廓的步骤如下：

  1. 在绘制（需要添加轮廓的）物体之前，将模板函数设置为GL_ALWAYS，每当物体的片段被渲染时，将模板缓冲更新为1。
  2. 渲染物体。
  3. 禁用模板写入以及深度测试。
  4. 将物体放大一点点。
  5. 使用一个不同的片段着色器，输出一个单独的（边框）颜色。
  6. 再次绘制物体，但只在它们片段的模板值不等于1时才绘制。
  7. 再次启用模板写入和深度测试。
#include "axbopemglwidget.h"
#include "vertices.h"
const unsigned int timeOutmSec=50;

QVector3D viewInitPos(0.0f,5.0f,20.0f);
float _near=0.1f,_far=100.0f;
QMatrix4x4 model;
QMatrix4x4 view;
QMatrix4x4 projection;
QPoint lastPos;
AXBOpemglWidget::AXBOpemglWidget(QWidget *parent) : QOpenGLWidget(parent)
{
    connect(&m_timer,SIGNAL(timeout()),this,SLOT(on_timeout()));
    m_timer.start(timeOutmSec);
    m_time.start();
    m_camera.Position=viewInitPos;
    setFocusPolicy(Qt::StrongFocus);
    setMouseTracking(true);
}

AXBOpemglWidget::~AXBOpemglWidget()
{
    for(auto iter=m_Models.begin();iter!=m_Models.end();iter++){
        ModelInfo *modelInfo=&iter.value();
        delete modelInfo->model;
    }
}

void AXBOpemglWidget::loadModel(string path)
{
    static int i=0;
    makeCurrent();
    Model * _model=new Model(QOpenGLContext::currentContext()->versionFunctions<QOpenGLFunctions_3_3_Core>()
                             ,path.c_str());
    //m_camera.Position=cameraPosInit(_model->m_maxY,_model->m_minY);
    m_Models["Julian"+QString::number(i++)]=
            ModelInfo{_model,QVector3D(0,0-_model->m_minY,0)
            ,0.0,0.0,0.0,false,QString::fromLocal8Bit("张三")+QString::number(i++)};
    doneCurrent();
}

void AXBOpemglWidget::initializeGL()
{
    initializeOpenGLFunctions();
    //创建VBO和VAO对象，并赋予ID
    bool success;
    m_ShaderProgram.addShaderFromSourceFile(QOpenGLShader::Vertex,":/shaders/shaders/shapes.vert");
    m_ShaderProgram.addShaderFromSourceFile(QOpenGLShader::Fragment,":/shaders/shaders/shapes.frag");
    success=m_ShaderProgram.link();
    if(!success) qDebug()<<"ERR:"<<m_ShaderProgram.log();

    m_SingleColorShaderProgram.addShaderFromSourceFile(QOpenGLShader::Vertex,":/shaders/shaders/shapes.vert");
    m_SingleColorShaderProgram.addShaderFromSourceFile(QOpenGLShader::Fragment,":/shaders/shaders/singleColor.frag");
    success=m_SingleColorShaderProgram.link();
    if(!success) qDebug()<<"ERR:"<<m_SingleColorShaderProgram.log();

    m_BoxDiffuseTex=new
            QOpenGLTexture(QImage(":/images/images/container2.png").mirrored());
    m_PlaneDiffuseTex=new
            QOpenGLTexture(QImage(":/images/images/wall.jpg").mirrored());

    m_PlaneMesh=processMesh(planeVertices,6,m_PlaneDiffuseTex->textureId());
}

void AXBOpemglWidget::resizeGL(int w, int h)
{
    Q_UNUSED(w);
    Q_UNUSED(h);
}

void AXBOpemglWidget::paintGL()
{
    model.setToIdentity();
    view.setToIdentity();
    projection.setToIdentity();
    // float time=m_time.elapsed()/50.0;
    projection.perspective(m_camera.Zoom,(float)width()/height(),_near,_far);
    view=m_camera.GetViewMatrix();
    glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glEnable(GL_STENCIL_TEST);  //开启模板测试
glStencilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, GL_REPLACE);//设置如何更新缓冲
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);//清除模板缓冲
glStencilMask(0x00);//禁止写入
    m_ShaderProgram.bind();
    m_ShaderProgram.setUniformValue("projection", projection);
    m_ShaderProgram.setUniformValue("view", view);
    //model.rotate(time, 1.0f, 1.0f, 0.5f);

    m_ShaderProgram.setUniformValue("viewPos",m_camera.Position);

    // light properties, note that all light colors are set at full intensity
    m_ShaderProgram.setUniformValue("light.ambient", 0.7f, 0.7f, 0.7f);
    m_ShaderProgram.setUniformValue("light.diffuse", 0.9f, 0.9f, 0.9f);
    m_ShaderProgram.setUniformValue("light.specular", 1.0f, 1.0f, 1.0f);
    // material properties
    m_ShaderProgram.setUniformValue("material.shininess", 32.0f);
    m_ShaderProgram.setUniformValue("light.direction", -0.2f, -1.0f, -0.3f);
    m_ShaderProgram.setUniformValue("model", model);


    m_PlaneMesh->Draw(m_ShaderProgram);

    m_SingleColorShaderProgram.bind();
    m_SingleColorShaderProgram.setUniformValue("projection", projection);
    m_SingleColorShaderProgram.setUniformValue("view", view);
    m_SingleColorShaderProgram.release();
    foreach(auto modelInfo,m_Models){
        model.setToIdentity();
        model.translate(modelInfo.worldPos);

        model.rotate(modelInfo.pitch,QVector3D(1.0,0.0,0.0));
        model.rotate(modelInfo.yaw,QVector3D(0.0,1.0,0.0));
        model.rotate(modelInfo.roll,QVector3D(0.0,0.0,1.0));

//第一次绘制，写入模板缓冲区，当物体的片段被渲染时，将模板缓冲更新为1
glStencilFunc(GL_ALWAYS, 1, 0xFF);
glStencilMask(0xFF);
        m_ShaderProgram.bind();
        m_ShaderProgram.setUniformValue("model", model);
        modelInfo.model->Draw(m_ShaderProgram);//渲染物体
        m_ShaderProgram.release();
        if(modelInfo.isSelected==false) continue;
//第二次绘制的时候，只须绘制不等于1的部分，等于1的部分就不需要绘制,禁用模板写入
glStencilFunc(GL_NOTEQUAL, 1, 0xFF);
glStencilMask(0x00);
float height=modelInfo.model->m_maxY-modelInfo.model->m_minY;
float width=modelInfo.model->m_maxX-modelInfo.model->m_minX;
        if(modelInfo.model->m_minY>=0)
            model.translate(0.0f,height/2,0.0f);
        model.scale(1.1f,1.0+0.1*(width/height));//将物体放大一点点
        if(modelInfo.model->m_minY>=0)
            model.translate(0.0f,-height/2,0.0f);
        m_SingleColorShaderProgram.bind();//使用一个不同的片段着色器，输出一个单独的（边框）颜色。
        m_SingleColorShaderProgram.setUniformValue("model", model);
        modelInfo.model->Draw(m_SingleColorShaderProgram);//再次绘制物体，但只在它们片段的模板值不等于1时才绘制
        m_SingleColorShaderProgram.release();
//再次启用模板写入和深度测试
glStencilMask(0xFF);
glStencilFunc(GL_ALWAYS, 1, 0xFF);

    }

}

void AXBOpemglWidget::wheelEvent(QWheelEvent *event)
{
    m_camera.ProcessMouseScroll(event->angleDelta().y()/120);
}

void AXBOpemglWidget::keyPressEvent(QKeyEvent *event)
{
    float deltaTime=timeOutmSec/1000.0f;

    switch (event->key()) {
    case Qt::Key_W: m_camera.ProcessKeyboard(FORWARD,deltaTime);break;
    case Qt::Key_S: m_camera.ProcessKeyboard(BACKWARD,deltaTime);break;
    case Qt::Key_D: m_camera.ProcessKeyboard(RIGHT,deltaTime);break;
    case Qt::Key_A: m_camera.ProcessKeyboard(LEFT,deltaTime);break;
    case Qt::Key_Q: m_camera.ProcessKeyboard(DOWN,deltaTime);break;
    case Qt::Key_E: m_camera.ProcessKeyboard(UP,deltaTime);break;
    case Qt::Key_Space: m_camera.Position=viewInitPos;break;

    default:break;
    }
}

void AXBOpemglWidget::mouseMoveEvent(QMouseEvent *event)
{
    makeCurrent();
    if(m_modelMoving){
        for(auto iter=m_Models.begin();iter!=m_Models.end();iter++){
            ModelInfo *modelInfo=&iter.value();
            if(!modelInfo->isSelected) continue;
            modelInfo->worldPos=
                    QVector3D(worldPosFromViewPort(event->pos().x(),event->pos().y()));
        }
    }else
        if(event->buttons() & Qt::RightButton
                || event->buttons() & Qt::LeftButton
                || event->buttons() & Qt::MiddleButton){

            auto currentPos=event->pos();
            QPoint deltaPos=currentPos-lastPos;
            lastPos=currentPos;
            if(event->buttons() & Qt::RightButton)
                m_camera.ProcessMouseMovement(deltaPos.x(),-deltaPos.y());
            else
                for(auto iter=m_Models.begin();iter!=m_Models.end();iter++){
                    ModelInfo *modelInfo=&iter.value();
                    if(!modelInfo->isSelected) continue;
                    if(event->buttons() & Qt::MiddleButton){
                        modelInfo->roll+=deltaPos.x();
                    }
                    else if(event->buttons() & Qt::LeftButton){
                        modelInfo->yaw+=deltaPos.x();
                        modelInfo->pitch+=deltaPos.y();
                    }
                }

        }
    doneCurrent();
}

void AXBOpemglWidget::mousePressEvent(QMouseEvent *event)
{
    bool hasSelected=false;
    makeCurrent();
    lastPos=event->pos();
    if(event->buttons()&Qt::LeftButton){

        QVector4D wolrdPostion=worldPosFromViewPort(event->pos().x(),
                                                    event->pos().y());
        mousePickingPos(QVector3D(wolrdPostion));

        for(QMap<QString, ModelInfo>::iterator iter=m_Models.begin();iter!=m_Models.end();iter++){
            ModelInfo *modelInfo=&iter.value();
            float r=(modelInfo->model->m_maxY-modelInfo->model->m_minY)/2;
            if(modelInfo->worldPos.distanceToPoint(QVector3D(wolrdPostion))<r
                    &&!hasSelected){
                modelInfo->isSelected=true;
                hasSelected=true;
            }
            else
                modelInfo->isSelected=false;
            //            qDebug()<<modelInfo->worldPos.distanceToPoint(QVector3D(wolrdPostion))
            //             <<"<"<<r<<"="<<modelInfo->isSelected;
        }
    }

    doneCurrent();
}

void AXBOpemglWidget::mouseDoubleClickEvent(QMouseEvent *event)
{
    Q_UNUSED(event);
    if(m_modelMoving){
        //再次双击取消移动
        m_modelMoving=false;
    }else
        foreach(auto modelInfo,m_Models){
            //双击启动移动
            if(modelInfo.isSelected==true)
                m_modelMoving=true;
            qDebug()<<modelInfo.name<<modelInfo.isSelected;
        }
}

void AXBOpemglWidget::on_timeout()
{
    update();
}

QVector3D AXBOpemglWidget::cameraPosInit(float maxY, float minY)
{
    QVector3D temp={0,0,0};
    float height=maxY-minY;
    temp.setZ(1.5*height);
    if(minY>=0)
        temp.setY(height/2.0);
    viewInitPos=temp;
    return temp;
}

Mesh* AXBOpemglWidget::processMesh(float *vertices, int size, unsigned int textureId)
{
    vector<Vertex> _vertices;
    vector<unsigned int> _indices;
    vector<Texture> _textures;
    //memcpy(&_vertices[0],vertices,8*size*sizeof(float));
    for(int i=0;i<size;i++){
        Vertex vert;
        vert.Position[0]=vertices[i*5+0];
        vert.Position[1]=vertices[i*5+1];
        vert.Position[2]=vertices[i*5+2];
        vert.TexCoords[0]=vertices[i*5+3];
        vert.TexCoords[1]=vertices[i*5+4];
        _vertices.push_back(vert);
        _indices.push_back(i);
    }
    Texture tex; tex.id=textureId;
    tex.type="texture_diffuse";
    _textures.push_back(tex);
    return new Mesh(
                QOpenGLContext::currentContext()->versionFunctions<QOpenGLFunctions_3_3_Core>()
                ,_vertices,_indices,_textures);
}

QVector4D AXBOpemglWidget::worldPosFromViewPort(int posX, int posY)
{
    float winZ;
    glReadPixels(
                posX,
                this->height()-posY
                ,1,1
                ,GL_DEPTH_COMPONENT,GL_FLOAT
                ,&winZ);
    float x=(2.0f*posX)/this->width()-1.0f;
    float y=1.0f-(2.0f*posY)/this->height();
    float z=winZ*2.0-1.0f;

    float w = (2.0 * _near * _far) / (_far + _near - z * (_far - _near));
    //float w= _near*_far/(_near*winZ-_far*winZ+_far);
    QVector4D wolrdPostion(x,y,z,1);
    wolrdPostion=w*wolrdPostion;
    return view.inverted()*projection.inverted()*wolrdPostion;
}

4.完整工程

https://download.csdn.net/download/wzz953200463/87948151icon-default.png?t=N5K3https://download.csdn.net/download/wzz953200463/87948151

5.相关参考 

OpenGL模型加载_Mr.codeee的博客-CSDN博客

​​​​​OpenGL 鼠标拾取模型_Mr.codeee的博客-CSDN博客

OpenGL模型控制（旋转、平移）_Mr.codeee的博客-CSDN博客

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1.利用 rollup-plugin-analyzer 插件进行进行代码体积分析&#xff0c;从而优化你的代码。 根据项目体积分析&#xff0c;进行接下来的优化&#xff1a; &#xff08;一&#xff09;使用unplugin-vue-components插件按需加载antd vue 组件&#xff1a; 使用步骤 1、安装插件…
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6.18 、Java初级：锁

6.18 、Java初级：锁

1 同步锁 1.1 前言 经过前面多线程编程的学习,我们遇到了线程安全的相关问题,比如多线程售票情景下的超卖/重卖现象. 上节笔记点这里-进程与线程笔记 我们如何判断程序有没有可能出现线程安全问题,主要有以下三个条件: 在多线程程序中 有共享数据 多条语句操作共享数据 多…
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GPT-4 的创造力全方位持平或碾压人类 | 一项最新研究发现

GPT-4 的创造力全方位持平或碾压人类 | 一项最新研究发现

文章目录 一、前言二、主要内容三、总结 &#x1f349; CSDN 叶庭云&#xff1a;https://yetingyun.blog.csdn.net/ 一、前言 最近&#xff0c;一项有关 GPT-4 的创造力思维测试火了。来自蒙大拿大学和 UM Western 大学的研究团队发现&#xff0c;GPT-4 在 Torrance 创造性思维…
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Sharding-JDBC之RangeShardingAlgorithm（范围分片算法）

Sharding-JDBC之RangeShardingAlgorithm（范围分片算法）

目录 一、简介二、maven依赖三、数据库3.1、创建数据库3.2、创建表 四、配置&#xff08;二选一&#xff09;4.1、properties配置4.2、yml配置 五、范围分片算法六、实现6.1、实体层6.2、持久层6.3、服务层6.4、测试类6.4.1、保存订单数据6.4.2、根据时间范围查询订单 一、简介…
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还在等待本地渲染？云渲染才是真的省时省心又省钱！

还在等待本地渲染？云渲染才是真的省时省心又省钱！

可能很多设计师会觉得本地渲染效果图或动画更灵活&#xff0c;而且没有什么额外的附加费用&#xff0c;但其实不然&#xff01;当你面对多个大型或紧急的项目时&#xff0c;本地渲染就“慌”了。 接下来我将全面对比“本地渲染”和“云渲染”&#xff0c;相信还在等待本地渲染…
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黑客常用cmd命令（window版）

黑客常用cmd命令（window版）

1、ping命令 ping命令是一个常用的网络工具&#xff0c;用来测试和诊断网络连接状况。通过发送ICMP&#xff08;Internet控制消息协议&#xff09;数据包到目标主机&#xff0c;并接收回复的数据包&#xff0c;可以测量目标主机的可达性、平均响应时间等指标。 在Windows操作…
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前后端实现：行为验证码---文字点选

前后端实现：行为验证码---文字点选

最近接到一个新的需求&#xff0c;由于客户是内网&#xff0c;你能使用腾讯的验证码了&#xff0c;需要改为前后端实现。 具体的代码已经提交git 项目效果图&#xff1a; 使用的技术栈&#xff1a;vitevue3ts git地址&#xff1a;https://github.com/susanliy/point_captcha…
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TCP/IP协议是什么？

TCP/IP协议是什么？

78. TCP/IP协议是什么&#xff1f; TCP/IP协议是一组用于互联网通信的网络协议&#xff0c;它定义了数据在网络中的传输方式和规则。作为前端工程师&#xff0c;了解TCP/IP协议对于理解网络通信原理和调试网络问题非常重要。本篇文章将介绍TCP/IP协议的概念、主要组成部分和工…
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