模板測試概覽：

圖1為顏色緩沖區(qū)

圖2為模板緩沖區(qū)，默認為0，給每個片元分配一個[0，255]之間的數(shù)值，8位。

圖3為通過自定義準則得到的結(jié)果。為0則不渲染，為1則渲染。

模板測試在渲染管線的位置：

Pixel Ownership Test：控制像素的使用權(quán)限。（只能在game窗口和scene窗口顯示。其他位置都會被剔除掉）

Scissor Test：裁剪測試。（在game和scene窗口內(nèi)，自己可以再次定義渲染范圍）

Alpha Test：透明度測試。（設(shè)置一個透明度閾值，大于這個閾值就通過測試，相反小于就剔除）

Stencil Test：模板測試

Depth Test：深度測試

Blending：透明度混合

模板測試書面理解：

模板緩沖區(qū)可以為屏幕上的每一個像素點保留一個無符號的整數(shù)值（通常是8位整數(shù)）。

在渲染中，可以用這個值與一個預(yù)先設(shè)定的參考值相比較，根據(jù)比較結(jié)果來決定是否更新相應(yīng)顏色點的值，這個過程被稱為模板測試。

模板測試發(fā)生在透明度測試后，深度測試前，如果模板測試通過，則更新像素值，反之則不更新。

模板測試語法：

比較操作（ComparisonFunction）

更新值（stencilOperation）

模板測試總結(jié)

• 使用模板緩沖區(qū)最重要的兩個值：當前模板緩沖值（stencilBufferValue）和模板參考值（referenceValue）。

• 模板測試主要就是對這兩個值使用特定的比較操作：Never，Always,Less,LEqual,Greater,GEqual,Equal。

• 模板測試之后要對模板緩沖區(qū)的值（stencilBufferValue）進行更新操作，更新操作包括：Keep,Zero,Replace,IncrSat,DecrSat,Invert等等。

• 模板測試之后可以根據(jù)結(jié)果對模板緩沖區(qū)做不同的更新操作，比如模板測試成功操作Pass，模板測試失敗操作Fail，深度測試失敗操作ZFail，還有正對正面和背面精確更新操作PassBack，PassFront，F(xiàn)ailBack等等。

深度測試（Z Test）

深度測試是什么：

所謂深度測試，針對當前對象在屏幕上（frame buffer）對應(yīng)的像素點，將對像自身的深度值與當前該像素點緩存的深度值作比較，通過則寫入顏色緩沖，否則不寫入。

深度緩沖區(qū)

深度緩沖就像顏色緩沖一樣，在每個片段儲存信息，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)自動創(chuàng)建的，他會以16、24、32位float的形式儲存深度值。大部分系統(tǒng)中，其精度都是24位的。

Z-Buffer中儲存的是當前的深度信息，對于每個像素存儲一個深度值。

通過ZWrite和ZTest調(diào)用ZBuffer（深度緩沖區(qū)）實現(xiàn)相應(yīng)的效果。

ZWrite（深度寫入）

深度寫入包括兩種狀態(tài)：ZWrite On 和 ZWrite Off。

當我們開啟深度寫入時，物體被渲染到屏幕上時，每個像素的深度都寫入到深度緩沖區(qū)中；反之，則不會寫入到深度緩沖中。但是，物體是否被寫入深度緩沖，除了ZWrite外，更重要的是ZTest（深度測試）通過，如果ZTest都沒通過，那也就不會寫入深度了。

ZTest（深度測試）

ZTest分為通過和不通過兩種狀態(tài)，加上ZWrite就是4種狀態(tài)。

• 深度測試 On，深度寫入 On：寫入深度緩沖區(qū)，寫入顏色緩沖區(qū)。

• 深度測試 On，深度寫入 Off：不寫入深度緩沖區(qū)，寫入顏色緩沖區(qū)。

• 深度測試 Off，深度寫入 On：不寫入深度緩沖區(qū)，不寫入顏色緩沖區(qū)。

• 深度測試 Off，深度寫入 Off：不寫入深度緩沖區(qū)，不寫入顏色緩沖區(qū)。

ZTest比較操作

渲染隊列

unity有幾種內(nèi)置的渲染隊列，從先到后，數(shù)字越小越先渲染。

使用方法：

不透明物體渲染順序：從前到后

透明物體渲染順序：從后到前

Early-Z

傳統(tǒng)渲染管線中，ZTest處于Blending階段，這時會進行深度測試，所有對象的像素著色器都會計算一遍，會造成大量無用計算，每個像素點會重疊很多計算。

因此，現(xiàn)代GPU運用了Early-Z的技術(shù)，在頂點著色器和片元著色器之間進行一次深度測試，如果失敗，則不必進行片元計算，提升性能。但是最終ZTest仍要進行，以保證計算遮擋結(jié)果的正確。

前面的一次Z-Cull是為了裁剪以達到優(yōu)化目的，后一次主要是Z-Check，為了檢查，如下圖：

深度值

• 世界坐標的Z分量

• 觀察空間的Z分量（線性深度）

• 準備投影，深度緩沖中存儲Z/W分量（透視投影非線性）

https://learnopengl-cn.readthedocs.io/zh/latest/04%20Advanced%20OpenGL/01%20Depth%20testing/

為什么深度緩沖區(qū)存儲非線性深度呢？

正確的投影特性的非線性深度方程是和1/z成正比的，這樣基本上做的是在Z很近的時候是高精度和Z很遠的時候是底精度。這樣就是模擬了人眼觀察，近處的物體很清晰，而遠處的物體很模糊。

深度沖突

兩個平面或三角形很緊密相互平行，深度緩沖區(qū)不具有足夠的精度以至于無法得到哪一個靠前。導致了著兩個形狀不斷切換順序出現(xiàn)怪異問題。這被稱為深度沖突（Z-fighting），因為它看上去像形狀爭奪頂靠前的位置。

解決方法

• 讓物體之間不要離得太近。

• 盡可能把近平面設(shè)置得遠一些。

• 放棄一部分性能來獲得更高精度的深度值。

深度測試總結(jié)

• 使用深度緩沖區(qū)最重要的兩個值：當前深度緩沖區(qū)值（ZBufferValue）和深度參考值（referenceValue）,并通過比較操作獲取理想渲染效果。

• Unity中的渲染順序：先渲染不透明物體，順序是從前到后；在渲染透明物體，順序是從后到前。

• 通過ZWrite和ZTest組合使用控制半透明物體的渲染。

• 引入Early-Z技術(shù)后的深度測試相關(guān)的渲染流程。

• 深度緩沖區(qū)中儲存的深度值為0-1范圍的浮點數(shù)，且為非線性，大多數(shù)精度都是24位。