文章摘要
GPT 4
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本章节学习目标：

  • 学习案例制作《镜花水月》案例

  • 熟悉Unity ASE工具的使用

  • 熟悉UnityShaderLab代码的使用

  • 熟悉模版测试和深度测试内容和应用

环境配置：

一、模版测试和深度测试的技术解析

1、模版测试技术解析

模版缓存区参考图

  • 基本原理

  1. 模板缓冲区（Stencil Buffer）
    模板缓冲区是一个与帧缓冲区大小相同的额外缓冲区，每个像素对应一个模板值，通常是一个8位无符号整数，取值范围为0到255，默认值为0。这些值可以在渲染过程中被修改，并用于后续的模板测试。

  2. 模板测试操作
    在输出合并阶段，GPU会比较当前像素片段的模板参考值（Stencil Reference Value）与模板缓冲区中相应位置的模板值。比较操作可以是等于、不等于、大于、小于等逻辑运算。根据比较结果，决定当前像素片段是否通过测试并被写入帧缓冲区。

  3. 模板操作
    如果模板测试失败，可以配置GPU执行特定的操作，如保持原值、设置为0、递增或递减模板值等。这些操作允许在渲染过程中动态地修改模板缓冲区的内容。

  • 实现步骤

  1. 初始化模板缓冲区
    在开始渲染之前，通常需要清除模板缓冲区，并设置初始的模板值。例如，可以使用glClearStencil和glClear函数在OpenGL中清除模板缓冲区。

  2. 配置模板测试参数
    设置模板参考值、定义模板比较函数（如GL_EQUAL、GL_NOTEQUAL等）以及指定模板测试失败时的操作（如GL_KEEP、GL_REPLACE等）。

  3. 在着色器中使用模板值
    可以在顶点着色器或片段着色器中读取和修改模板值。例如，在片段着色器中可以根据计算结果更新模板值。

  4. 应用模板测试
    在渲染循环中启用模板测试，并提交相应的绘制调用。GPU会根据配置的参数自动执行模板测试。

  • 应用场景

  1. 遮罩效果
    通过模板测试可以实现复杂的遮罩区域，只在特定区域内绘制内容。例如，可以先渲染一个遮罩对象，设置其模板值，然后在后续渲染中仅对模板值匹配的区域进行绘制。

  2. 镜像反射
    使用模板测试来标记反射区域的边界，然后只在这些区域内渲染反射图像。

  3. 轮廓渲染
    先渲染物体的内部部分并设置模板值，再渲染外部轮廓并根据模板值进行混合。

  4. 多视口渲染
    在多视口渲染中，模板测试可以用于限制每个视口的渲染区域。

2、深度测试技术解析

二、镜花水月案例

1、UnityASE实现效果

  1. 模版测试设置

    勾选模版测试

    Reference（引用的意思，引用的数值，放在模版测试缓冲区的数值，默认0，范围0-255）
    Read Mask

    Write Mask

    Comparison（模版测试的规则，“Always是总是能够通过模版测试，Never是不能通过”）本次设置为总是通过Always

    模版测试规则参考图

    Pass Front（意思为，模版测试通过之后模版值怎么处理，正面，（还有背面））需要关闭背面剔除可以得到背面设置方法。本次设置为Replace替换成1

    传递“剔除北向面，设置前向面

    Fail Front（模版测试失败了要怎么做的选项）

    Zfail Front（模版测试通过之后，但是深度测试没有通过的选项）

  2. 关闭Color Mask（关闭颜色显示）

关闭Color Mask

  1. 更改渲染队列参数

    更改渲染队列参数

  2. 将深度写入关闭，深度写入关闭后将不再遮挡后面的物体

    深度写入关闭

  3. 给场景中的物体的Shader进行模版设置

    测试等于1的模版才能被显示

  4. ASE修改渲染队列的方法

    ASE修改渲染队列的方法参考图

  5. 深度测试修改

    总是能通过深度测试

    在Unity等图形渲染引擎中，ZTest Mode通常有以下几种模式：

    • Always：始终通过深度测试，无论深度值如何。

    • Never：始终不通过深度测试。

    • Less：当当前像素的深度值小于深度缓冲区中的值时通过测试。

    • Greater：当当前像素的深度值大于深度缓冲区中的值时通过测试。

    • Equal：当当前像素的深度值等于深度缓冲区中的值时通过测试。

    • LEqual：当当前像素的深度值小于等于深度缓冲区中的值时通过测试（默认模式）。

    • GEqual：当当前像素的深度值大于等于深度缓冲区中的值时通过测试。

    • NotEqual：当当前像素的深度值不等于深度缓冲区中的值时通过测试。

2、UnityShaderCode实现效果

  1. 设置模版测试

    Pass
{
	Stencil
	{
		Ref 1
		Comp alays
		Pass replace
	}
}

  2. 设置颜色效果

    Pass
{
	ColorMask 0    //ColorMask R;ColorMask RG;ColorMask RGB;ColorMask RGBA
}

  3. 关闭深度写入

    Pass
{
	ZWrite Off
}