QT+OpenGL模板测试和混合
本篇完整工程见gitee:QtOpenGL 对应点的tag，由turbolove提供技术支持，您可以关注博主或者私信博主
模板测试
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，它可能会丢弃片段，接下来被保留的片段会进入深度测试。
通常每个模板的值是8位的，所以每个像素/片段一共能有256种不同的模板值。
● 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
// 启用模板缓冲 glEnable(GL_STENCIL_TEST); // 清除模板缓冲 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT); glStencilMask(0xFF); // 每一位写入模板缓冲时都保持原样 glStencilMask(0x00); // 每一位在写入模板缓冲时都会变成0（禁用写入）
模板函数
一共有两个函数能够用来配置模板测试： glStenciFunc和glStencilOp
glStencilFunc(GLenum func, GLint ref, GLuint mask)
● func：设置模板测试函数(Stencil Test Function)。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(Reference Value)。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。
这个函数告诉opengl，只要一个片段的模板值等于1，它将会通过测试并被绘制，否则会被丢弃。但glStencilFunc仅仅描述了OpenGL应该对模板缓冲内筒做什么，而不是我们应该如何更新缓冲。
glStencilOp(GLenum sfail, GLenum dpfail, GLenum dppass)
● 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。
| 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。
物体轮廓
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.将每个物体缩放一点点。
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。
代码展示：
void TurboOpenGLWidget::paintGL() { model.setToIdentity(); view.setToIdentity(); projection.setToIdentity(); glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f); glEnable(GL_DEPTH_TEST); glEnable(GL_STENCIL_TEST); glStencilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, GL_REPLACE); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT); glStencilMask(0x00); // 禁止模板缓冲的写入 // float time = m_time.elapsed() / 50.0; // model.rotate(time, 1.0f, 5.0f, 0.0f); shader_program_.bind(); projection.perspective(camera_.getZoom(), float(width() / height()), near_, far_); view = camera_.getViewMatrix(); shader_program_.setUniformValue("projection", projection); shader_program_.setUniformValue("view", view); shader_program_.setUniformValue("viewPos", camera_.getPosition()); shader_program_.setUniformValue("spotLight.ambient", QVector3D(0.7, 0.7, 0.7)); shader_program_.setUniformValue("spotLight.diffuse", QVector3D(0.9, 0.9, 0.9)); // 将光照调暗了一些以搭配场景 shader_program_.setUniformValue("spotLight.specular", QVector3D(1.0, 1.0, 1.0)); shader_program_.setUniformValue("spotLight.position", camera_.getPosition()); shader_program_.setUniformValue("spotLight.direction", camera_.getFront()); shader_program_.setUniformValue("spotLight.cutOff", (float)cos(12.5f*3.1415926/180)); shader_program_.setUniformValue("spotLight.outerCutOff", (float)cos(17.5f*PI/180)); shader_program_.setUniformValue("spotLight.constant", 1.0f); shader_program_.setUniformValue("spotLight.linear", 0.09f); // 将光照调暗了一些以搭配场景 shader_program_.setUniformValue("spotLight.quadratic", 0.032f); shader_program_.setUniformValue("dirLight.direction", -0.2, -1.0, -0.3); shader_program_.setUniformValue("dirLight.ambient", 0.05, 0.05, 0.05); shader_program_.setUniformValue("dirLight.diffuse", 0.4, 0.4, 0.4); // 将光照调暗了一些以搭配场景 shader_program_.setUniformValue("dirLight.specular", 0.5, 0.5, 0.5); shader_program_.setUniformValue("material.shininess", 32.0f); shader_program_.setUniformValue("model", model); m_planeMesh->draw(shader_program_); shader_program_.release(); signal_color_program_.bind(); signal_color_program_.setUniformValue("projection", projection); signal_color_program_.setUniformValue("view", view); signal_color_program_.release(); auto it = models_.begin(); while(it != models_.end()) { model.setToIdentity(); model.translate(it.value().world_pos); model.rotate(it.value().pitch, QVector3D(1.0, 0.0, 0.0)); model.rotate(it.value().yaw, QVector3D(0.0, 1.0, 0.0)); model.rotate(it.value().roll, QVector3D(0.0, 0.0, 1.0)); glStencilFunc(GL_ALWAYS, 1, 0xFF); glStencilMask(0xFF); shader_program_.bind(); shader_program_.setUniformValue("model", model); it.value().model->draw(shader_program_); shader_program_.release(); if(!it.value().is_selected) { it++; continue; } glStencilFunc(GL_NOTEQUAL, 1, 0xFF); glStencilMask(0x00); float height=it.value().model->max_y_-it.value().model->min_y_; float width=it.value().model->max_x_-it.value().model->min_x_; if(it.value().model->min_y_>=0) model.translate(0.0f,height/2,0.0f); model.scale(1.1f,1.0+0.1*(width/height)); if(it.value().model->min_y_>=0) model.translate(0.0f,-height/2,0.0f); signal_color_program_.bind(); signal_color_program_.setUniformValue("model", model); it.value().model->draw(signal_color_program_); signal_color_program_.release(); glStencilMask(0xFF); glStencilFunc(GL_ALWAYS, 1, 0xFF); it++; } update(); }
混合
在OpenGL中混合主要是实现物体透明度的一中技术
丢弃片段
有些图片并不需要半透明，只需要根据纹理颜色值，显示一部分，或者不显示一部分，没有中间情况。
discard.frag
#version 330 core struct Material { sampler2D diffuse; sampler2D specular; float shininess; }; uniform Material material; struct SpotLight { vec3 position; vec3 direction; vec3 ambient; vec3 diffuse; vec3 specular; float constant; float linear; float quadratic; float cutOff; float outerCutOff; }; struct DirLight { vec3 direction; vec3 ambient; vec3 diffuse; vec3 specular; }; uniform DirLight dirLight; uniform SpotLight spotLight; struct PointLight { vec3 position; float constant; float linear; float quadratic; vec3 ambient; vec3 diffuse; vec3 specular; }; out vec4 FragColor; uniform vec3 lightPos; uniform vec3 viewPos; in vec3 Normal; in vec3 fragPos; in vec2 TexCoords; void main() { vec4 texColor=texture(material.diffuse,TexCoords); if(texColor.a < 0.1) discard; FragColor = texColor; }
discard_program_.bind(); discard_program_.setUniformValue("projection", projection); discard_program_.setUniformValue("view", view); discard_program_.setUniformValue("model", model); foreach (auto item, vegetation) { model.setToIdentity(); model.translate(item); discard_program_.setUniformValue("model", model); m_discardMesh->draw(discard_program_); }
具体的实现可以在项目中查询到。
混合
虽然直接丢弃片段很好，但它不能让我们渲染半透明的图像。我们要么渲染一个片段，要么完全丢弃它。要想渲染有多个透明度级别的图像，我们需要启用混合(Blending)。和OpenGL大多数的功能一样，我们可以启用GL_BLEND来启用混合：
glEnable(GL_BLEND);
● 源颜色向量。这是源自纹理的颜色向量。
● 目标颜色向量。这是当前储存在颜色缓冲中的颜色向量。
● 源因子值。指定了alpha值对源颜色的影响。
● 目标因子值。指定了alpha值对目标颜色的影响。
| 选项 | 值 |
GL_ZERO |
因子等于 |
GL_ONE |
因子等于 |
GL_SRC_COLOR |
因子等于源颜色向量 |
GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR |
因子等于 |
GL_DST_COLOR |
因子等于目标颜色向量 |
GL_ONE_MINUS_DST_COLOR |
因子等于 |
GL_SRC_ALPHA |
因子等于的分量 |
GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA |
因子等于 的分量 |
GL_DST_ALPHA |
因子等于的分量 |
GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA |
因子等于 的分量 |
GL_CONSTANT_COLOR |
因子等于常数颜色向量 |
GL_ONE_MINUS_CONSTANT_COLOR |
因子等于 |
GL_CONSTANT_ALPHA |
因子等于的分量 |
GL_ONE_MINUS_CONSTANT_ALPHA |
因子等于 的分量 |
为了获得之前两个方形的混合结果，我们需要使用源颜色向量的作为源因子，使用作为目标因子。这将会产生以下的glBlendFunc：
glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
也可以使用glBlendFuncSeparate为RGB和alpha通道分别设置不同的选项：
glBlendFuncSeparate(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA, GL_ONE, GL_ZERO);
OpenGL甚至给了我们更多的灵活性，允许我们改变方程中源和目标部分的运算符。当前源和目标是相加的，但如果愿意的话，我们也可以让它们相减。glBlendEquation(GLenum mode)允许我们设置运算符，它提供了三个选项：
● GL_FUNC_ADD：默认选项，将两个分量相加：。
● GL_FUNC_SUBTRACT：将两个分量相减： 。
● GL_FUNC_REVERSE_SUBTRACT：将两个分量相减，但顺序相反：。
融合会存在遮挡问题，所以应该按照如下顺序绘制物体。
1.先绘制所有不透明的物体。
2.对所有透明的物体排序。
3.按顺序绘制所有透明的物体。
代码在项目中查看
效果展示：
