模板测试概览：

图1为颜色缓冲区

图2为模板缓冲区，默认为0，给每个片元分配一个[0，255]之间的数值，8位。

图3为通过自定义准则得到的结果。为0则不渲染，为1则渲染。

模板测试在渲染管线的位置：

Pixel Ownership Test：控制像素的使用权限。（只能在game窗口和scene窗口显示。其他位置都会被剔除掉）

Scissor Test：裁剪测试。（在game和scene窗口内，自己可以再次定义渲染范围）

Alpha Test：透明度测试。（设置一个透明度阈值，大于这个阈值就通过测试，相反小于就剔除）

Stencil Test：模板测试

Depth Test：深度测试

Blending：透明度混合

模板测试书面理解：

模板缓冲区可以为屏幕上的每一个像素点保留一个无符号的整数值（通常是8位整数）。

在渲染中，可以用这个值与一个预先设定的参考值相比较，根据比较结果来决定是否更新相应颜色点的值，这个过程被称为模板测试。

模板测试发生在透明度测试后，深度测试前，如果模板测试通过，则更新像素值，反之则不更新。

模板测试语法：

比较操作（ComparisonFunction）

更新值（stencilOperation）

模板测试总结

• 使用模板缓冲区最重要的两个值：当前模板缓冲值（stencilBufferValue）和模板参考值（referenceValue）。

• 模板测试主要就是对这两个值使用特定的比较操作：Never，Always,Less,LEqual,Greater,GEqual,Equal。

• 模板测试之后要对模板缓冲区的值（stencilBufferValue）进行更新操作，更新操作包括：Keep,Zero,Replace,IncrSat,DecrSat,Invert等等。

• 模板测试之后可以根据结果对模板缓冲区做不同的更新操作，比如模板测试成功操作Pass，模板测试失败操作Fail，深度测试失败操作ZFail，还有正对正面和背面精确更新操作PassBack，PassFront，FailBack等等。

深度测试（Z Test）

深度测试是什么：

所谓深度测试，针对当前对象在屏幕上（frame buffer）对应的像素点，将对像自身的深度值与当前该像素点缓存的深度值作比较，通过则写入颜色缓冲，否则不写入。

深度缓冲区

深度缓冲就像颜色缓冲一样，在每个片段储存信息，和颜色缓冲有着一样的宽度和高度。深度缓冲是由窗口系统自动创建的，他会以16、24、32位float的形式储存深度值。大部分系统中，其精度都是24位的。

Z-Buffer中储存的是当前的深度信息，对于每个像素存储一个深度值。

通过ZWrite和ZTest调用ZBuffer（深度缓冲区）实现相应的效果。

ZWrite（深度写入）

深度写入包括两种状态：ZWrite On 和 ZWrite Off。

当我们开启深度写入时，物体被渲染到屏幕上时，每个像素的深度都写入到深度缓冲区中；反之，则不会写入到深度缓冲中。但是，物体是否被写入深度缓冲，除了ZWrite外，更重要的是ZTest（深度测试）通过，如果ZTest都没通过，那也就不会写入深度了。

ZTest（深度测试）

ZTest分为通过和不通过两种状态，加上ZWrite就是4种状态。

• 深度测试 On，深度写入 On：写入深度缓冲区，写入颜色缓冲区。

• 深度测试 On，深度写入 Off：不写入深度缓冲区，写入颜色缓冲区。

• 深度测试 Off，深度写入 On：不写入深度缓冲区，不写入颜色缓冲区。

• 深度测试 Off，深度写入 Off：不写入深度缓冲区，不写入颜色缓冲区。

ZTest比较操作

渲染队列

unity有几种内置的渲染队列，从先到后，数字越小越先渲染。

使用方法：

不透明物体渲染顺序：从前到后

透明物体渲染顺序：从后到前

Early-Z

传统渲染管线中，ZTest处于Blending阶段，这时会进行深度测试，所有对象的像素着色器都会计算一遍，会造成大量无用计算，每个像素点会重叠很多计算。

因此，现代GPU运用了Early-Z的技术，在顶点着色器和片元着色器之间进行一次深度测试，如果失败，则不必进行片元计算，提升性能。但是最终ZTest仍要进行，以保证计算遮挡结果的正确。

前面的一次Z-Cull是为了裁剪以达到优化目的，后一次主要是Z-Check，为了检查，如下图：

深度值

• 世界坐标的Z分量

• 观察空间的Z分量（线性深度）

• 准备投影，深度缓冲中存储Z/W分量（透视投影非线性）

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

为什么深度缓冲区存储非线性深度呢？

正确的投影特性的非线性深度方程是和1/z成正比的，这样基本上做的是在Z很近的时候是高精度和Z很远的时候是底精度。这样就是模拟了人眼观察，近处的物体很清晰，而远处的物体很模糊。

深度冲突

两个平面或三角形很紧密相互平行，深度缓冲区不具有足够的精度以至于无法得到哪一个靠前。导致了着两个形状不断切换顺序出现怪异问题。这被称为深度冲突（Z-fighting），因为它看上去像形状争夺顶靠前的位置。

解决方法

• 让物体之间不要离得太近。

• 尽可能把近平面设置得远一些。

• 放弃一部分性能来获得更高精度的深度值。

深度测试总结

• 使用深度缓冲区最重要的两个值：当前深度缓冲区值（ZBufferValue）和深度参考值（referenceValue）,并通过比较操作获取理想渲染效果。

• Unity中的渲染顺序：先渲染不透明物体，顺序是从前到后；在渲染透明物体，顺序是从后到前。

• 通过ZWrite和ZTest组合使用控制半透明物体的渲染。

• 引入Early-Z技术后的深度测试相关的渲染流程。

• 深度缓冲区中储存的深度值为0-1范围的浮点数，且为非线性，大多数精度都是24位。