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# 无顺序摘录

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# 模板测试渲染管线

片元着色器处理完之后到帧缓冲输出之间，有一个逐片元操作部分，这个部分分为很多个测试。模板测试就在其中

  • Pixel Ownership Test: 控制像素显示权限
  • Scissor Test: 裁剪测试，可以控制渲染那部分，比如只渲染左上角 / 右下角
  • Aplha Test: 根据 Alpha 值进行偏远裁剪
  • 模板测试
  • 深度测试
  • 透明度混合 (半透)

逐片元阶段不可编程，但高度可配置

# 模板测试是什么

从逻辑上理解

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if(referenceValue&readMask comparisonFunction stencilBufferValue&readMask){
    通过像素
}else{
    抛弃像素
}
  • referenceValue: 当前片元参考值
  • stencilBufferValue: 模板缓冲区里的参考值
  • comparisonFunction: 将上面这两个值进行比较，通过则通过，失败则抛弃

# 模板缓冲区

模板缓冲区可以为屏幕上的每个像素点保存一个无符号整数值 (通常是个 8 位整数)。
在渲染中，可以用这个值与一个预先设定好的参考值进行比较，根据比较的结果来决定是否更新相应的像素点的颜色值。

# 语法

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stencil{
    Ref referenceValue  //0-255
    ReadMask readMask
    WriteMask writeMask
    Comp compairsonFunction
    Pass stencilOperation
    Fail stencilOperation
    ZFail stencilOperation //模板测试通过,但是深度测试失败
}

其中 ComparisonFunction 包括:

  • Greater 相当于 ">" 操作，即仅当左边 > 右边，通过
  • GEqual 相当于 ">="
  • Less 相当于 "<"
  • LEqual 相当于 "<="
  • Equal 相当于 "="
  • NotEqual 相当于 "!="
  • Always 总是通过
  • Never 永远不通过

其中 stencilOperation 包括:

  • Keep 保留当前缓冲区内容，即 stencilBufferValue 不变
  • Zero 将 0 写入缓冲区，即 stencilBufferValue 值变为 0
  • Replace 将参考值写入缓冲区，即将 referenceValue 赋值给 stencilBuffer
  • IncrSat stencilBufferValue 加 1, 如果 stencilBufferValue 超过 255 了，那么不再增加
  • DesrSat: stencilBuffer 减一，如果低于 0, 不变
  • Invert: stencilBuffer 按位取反
  • IncrWrap: 缓冲值加一，如果缓冲值超过 255，那么变成 0,
  • DescrWrap: 与上面相反

# 以 Minions Art 的一个效果作为例子

可以发现，有些地方是被剔除掉的，就是可以实现一个类似于传送门的效果 那么他是怎么实现的呢？在渲染管线中，有一个标记是专门供模板测试来使用的标记.
这个标记是放在像素上的
然后模板测试都是针对于这个标记来进行展开的。比如上面的实现

# 常驻标记 (一般作为传送门的门口)

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Shader "FX/StencilMask" {
    Properties{

        _ID("Mask ID", Int) = 1
    }
        SubShader{
            Tags{ "RenderType" = "Opaque" "Queue" = "Geometry+1" }
            ColorMask 0
            ZWrite off          
            Stencil{
                Ref[_ID]
                Comp always
                Pass replace
            }
        Pass{
            CGINCLUDE
        struct appdata {
            float4 vertex : POSITION;
        };
        struct v2f {
            float4 pos : SV_POSITION;
        };


        v2f vert(appdata v) {
            v2f o;
            o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
            return o;
        }
        half4 frag(v2f i) : SV_Target{

            return half4(1,1,1,1);
        }
            ENDCG

    }
}
}

我们可以看到上面主要分为几点

  • 把 ColorMask 置为 0, 这样但凡经过该 Shader 渲染的都不输出颜色
  • 关闭 ZBuffer, 没有深度影响

其中

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Stencil{
    Ref[_ID]
    Comp always
    Pass replace
}

这一句是标准的模板测试使用的方法，我们看愿代码可以看到声明了一个_ID 的变量，这个变量就是我们要写入 模板位 中的值 Ref 代表了要拿哪个变量和模板位中的值进行比较
Comp 代表了比较方式，always 是总是通过
Pass 通过后执行 replace, 即替换 所以这句话的意思就是把 _ID的值 作为当前像素点的值写入缓存

# 可显示部分

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Shader "Toon/Lit StencilMask" {
    Properties {
        _Color ("Main Color", Color) = (0.5,0.5,0.5,1)
        _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
        _Ramp ("Toon Ramp (RGB)", 2D) = "gray" {} 
        _ID("Mask ID", Int) = 1

    }

    SubShader {
        Tags { "RenderType"="Opaque" "Queue" = "Geometry+2"}
        LOD 200

        Stencil {
            Ref [_ID]
            Comp equal
        }


CGPROGRAM
#pragma surface surf ToonRamp

sampler2D _Ramp;

// custom lighting function that uses a texture ramp based
// on angle between light direction and normal
#pragma lighting ToonRamp exclude_path:prepass
inline half4 LightingToonRamp (SurfaceOutput s, half3 lightDir, half atten)
{
    #ifndef USING_DIRECTIONAL_LIGHT
    lightDir = normalize(lightDir);
    #endif

    half d = dot (s.Normal, lightDir)*0.5 + 0.5;
    half3 ramp = tex2D (_Ramp, float2(d,d)).rgb;

    half4 c;
    c.rgb = s.Albedo * _LightColor0.rgb * ramp * (atten * 2);
    c.a = 0;
    return c;
}


sampler2D _MainTex;
float4 _Color;

struct Input {
    float2 uv_MainTex : TEXCOORD0;
};

void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
    half4 c = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color;
    o.Albedo = c.rgb;
    o.Alpha = c.a;
}
ENDCG

    } 

    Fallback "Diffuse"
}

关注和模板缓冲区相关的部分

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Stencil {
    Ref [_ID]
    Comp equal
}

这句是代表以_ID 为参考值，与缓存内的模板值对比，如果想等，则允许渲染，否则丢弃

# 模板测试扩展