2018/8/22--OpenGL学习笔记（九） Depth testing/Stencil testing

 

开篇的话：OK，这部分我们到了高级OpenGL，哇！终于看到高级部分了，心里还有点开心。

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深度测试

在坐标系统小节中，我们渲染了一个3D箱子，并且运用了深度缓冲(Depth Buffer)来防止被阻挡的面渲染到其它面的前面。在这一节中，我们将会更加深入地讨论这些储存在深度缓冲（或z缓冲(z-buffer)）中的深度值(Depth Value)，以及它们是如何确定一个片段是处于其它片段后方的。

深度缓冲就像颜色缓冲(Color Buffer)（储存所有的片段颜色：视觉输出）一样，在每个片段中储存了信息，并且（通常）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，它会以16、24或32位float的形式储存它的深度值。在大部分的系统中，深度缓冲的精度都是24位的。

当深度测试(Depth Testing)被启用的时候，OpenGL会将一个片段的的深度值与深度缓冲的内容进行对比。OpenGL会执行一个深度测试，如果这个测试通过了的话，深度缓冲将会更新为新的深度值。如果深度测试失败了，片段将会被丢弃。

深度缓冲是在片段着色器运行之后在屏幕空间中运行的。

屏幕空间坐标与通过OpenGL的glViewport所定义的视口密切相关，并且可以直接使用GLSL内建变量gl_FragCoord从片段着色器中直接访问。gl_FragCoord的x和y分量代表了片段的屏幕空间坐标（其中(0, 0)位于左下角）。gl_FragCoord中也包含了一个z分量，它包含了片段真正的深度值。z值就是需要与深度缓冲内容所对比的那个值。

深度测试默认是禁用的，所以如果要启用深度测试的话，我们需要用GL_DEPTH_TEST选项来启用它：

glEnable(GL_DEPTH_TEST);

当它启用的时候，如果一个片段通过了深度测试的话，OpenGL会在深度缓冲中储存该片段的z值；如果没有通过深度缓冲，则会丢弃该片段。如果你启用了深度缓冲，你还应该在每个渲染迭代之前使用GL_DEPTH_BUFFER_BIT来清除深度缓冲，否则你会仍在使用上一次渲染迭代中的写入的深度值：

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

可以想象，在某些情况下你会需要对所有片段都执行深度测试并丢弃相应的片段，但不希望更新深度缓冲。意思就是说，你在使用一个只读的(Read-only)深度缓冲。OpenGL允许我们禁用深度缓冲的写入，只需要设置它的深度掩码(Depth Mask)设置为GL_FALSE就可以了：

glDepthMask(GL_FALSE);

深度测试函数

OpenGL允许我们修改深度测试中使用的比较运算符。这允许我们来控制OpenGL什么时候该通过或丢弃一个片段，什么时候去更新深度缓冲。我们可以调用glDepthFunc函数来设置比较运算符（或者说深度函数(Depth Function)）：

glDepthFunc(GL_LESS);

这个函数接受下面表格中的比较运算符：

函数	描述
GL_ALWAYS	永远通过深度测试
GL_NEVER	永远不通过深度测试
GL_LESS	在片段深度值小于缓冲的深度值时通过测试
GL_EQUAL	在片段深度值等于缓冲区的深度值时通过测试
GL_LEQUAL	在片段深度值小于等于缓冲区的深度值时通过测试
GL_GREATER	在片段深度值大于缓冲区的深度值时通过测试
GL_NOTEQUAL	在片段深度值不等于缓冲区的深度值时通过测试
GL_GEQUAL	在片段深度值大于等于缓冲区的深度值时通过测试

默认情况下使用的深度函数是GL_LESS，它将会丢弃深度值大于等于当前深度缓冲值的所有片段。

我们将深度函数改为GL_ALWAYS：

深度测试将会永远通过，所以最后绘制的片段将会总是会渲染在之前绘制片段的上面，即使之前绘制的片段本就应该渲染在最前面。

将它重新设置为GL_LESS，这会将场景还原为原有的样子：

深度值精度

深度缓冲包含了一个介于0.0和1.0之间的深度值，它将会与观察者视角所看见的场景中所有物体的z值进行比较。观察空间的z值可能是投影平截头体的*面(Near)和远平面(Far)之间的任何值。我们需要一种方式来将这些观察空间的z值变换到[0, 1]范围之间，其中的一种方式就是将它们线性变换到[0, 1]范围之间。下面这个（线性）方程将z值变换到了0.0到1.0之间的深度值：

 这里的nearnear和farfar值是我们之前提供给投影矩阵设置可视平截头体的那个 near 和 far 值。这个方程需要平截头体中的一个z值，并将它变换到了[0, 1]的范围中。z值和对应的深度值之间的关系可以在下图中看到：

注意所有的方程都会将非常近的物体的深度值设置为接近0.0的值，而当物体非常接近远平面的时候，它的深度值会非常接近1.0。

然而，在实践中是几乎永远不会使用这样的线性深度缓冲(Linear Depth Buffer)的。要想有正确的投影性质，需要使用一个非线性的深度方程，它是与 1/z 成正比的。它做的就是在z值很小的时候提供非常高的精度，而在z值很远的时候提供更少的精度。

深度缓冲中的值在屏幕空间中不是线性的（在透视矩阵应用之前在观察空间中是线性的）。深度缓冲中0.5的值并不代表着物体的z值是位于平截头体的中间了，这个顶点的z值实际上非常接近*面！你可以在下图中看到z值和最终的深度缓冲值之间的非线性关系：

深度值很大一部分是由很小的z值所决定的，这给了近处的物体很大的深度精度。这个（从观察者的视角）变换z值的方程是嵌入在投影矩阵中的，所以当我们想将一个顶点坐标从观察空间至裁剪空间的时候这个非线性方程就被应用了。

深度缓冲可视化

片段着色器中，内建gl_FragCoord向量的z值包含了那个特定片段的深度值。如果我们将这个深度值输出为颜色，我们可以显示场景中所有片段的深度值。

void main()
{
    FragColor = vec4(vec3(gl_FragCoord.z), 1.0);
}

（之后作者写了他硬要把深度检测变成线性的过程，我就不写了·········）

深度冲突

一个很常见的视觉错误会在两个平面或者三角形非常紧密地平行排列在一起时会发生，深度缓冲没有足够的精度来决定两个形状哪个在前面。结果就是这两个形状不断地在切换前后顺序，这会导致很奇怪的花纹。这个现象叫做深度冲突(Z-fighting)，因为它看起来像是这两个形状在争夺(Fight)谁该处于顶端。

（我们经常会在我们引擎中看到，面闪就是深度冲突造成的）

深度冲突是深度缓冲的一个常见问题，当物体在远处时效果会更明显（因为深度缓冲在z值比较大的时候有着更小的精度）。深度冲突不能够被完全避免，但一般会有一些技巧有助于在你的场景中减轻或者完全避免深度冲突、

防止深度冲突

（不要把两个物体摆放太近；使用更高精度的深度缓冲。）

模板测试

当片段着色器处理完一个片段之后，模板测试(Stencil Test)会开始执行，和深度测试一样，它也可能会丢弃片段。接下来，被保留的片段会进入深度测试，它可能会丢弃更多的片段。模板测试是根据又一个缓冲来进行的，它叫做模板缓冲(Stencil Buffer)，我们可以在渲染的时候更新它来获得一些很有意思的效果。

一个模板缓冲中，（通常）每个模板值(Stencil Value)是8位的。所以每个像素/片段一共能有256种不同的模板值。我们可以将这些模板值设置为我们想要的值，然后当某一个片段有某一个模板值的时候，我们就可以选择丢弃或是保留这个片段了。

模板缓冲的一个简单的例子如下：

模板缓冲首先会被清除为0，之后在模板缓冲中使用1填充了一个空心矩形。场景中的片段将会只在片段的模板值为1的时候会被渲染（其它的都被丢弃了）。

（说白了就是由0和1组成的一个模板，填充的0的部分就不渲染，1的部分才渲染，其他的一些操作是控制，对模板的读写，以及在每次渲染开始的时候会清空模板缓冲。其实这里的0,1渲染还是不渲染取决于glStencilFunc函数。下面会提到）

模板缓冲操作允许我们在渲染片段时将模板缓冲设定为一个特定的值。通过在渲染时修改模板缓冲的内容，我们写入了模板缓冲。在同一个（或者接下来的）渲染迭代中，我们可以读取这些值，来决定丢弃还是保留某个片段。使用模板缓冲的时候你可以尽情发挥，但大体的步骤如下：

• 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。

通过使用模板缓冲，我们可以根据场景中已绘制的其它物体的片段，来决定是否丢弃特定的片段。

调用GL_STENCIL_TEST来启用模板测试。在这一行代码之后，所有的渲染调用都会以某种方式影响着模板缓冲。

glEnable(GL_STENCIL_TEST);

注意，和颜色和深度缓冲一样，你也需要在每次迭代之前清除模板缓冲。

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);

和深度测试的glDepthMask函数一样，模板缓冲也有一个类似的函数。glStencilMask允许我们设置一个位掩码(Bitmask)，它会与将要写入缓冲的模板值进行与(AND)运算。默认情况下设置的位掩码所有位都为1，不影响输出，但如果我们将它设置为0x00，写入缓冲的所有模板值最后都会变成0.这与深度测试中的glDepthMask(GL_FALSE)是等价的。

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）

（and运算很简单，1&1=1，1&0=0,  0&1=0,  0&0=0。）

大部分情况下你都只会使用0x00或者0xFF作为模板掩码(Stencil Mask)，但是知道有选项可以设置自定义的位掩码总是好的。

模板函数

和深度测试一样，我们对模板缓冲应该通过还是失败，以及它应该如何影响模板缓冲，也是有一定控制的。一共有两个函数能够用来配置模板测试：glStencilFunc和glStencilOp。

glStencilFunc(GLenum func, GLint ref, GLuint mask)一共包含三个参数：

• 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。

在一开始的那个简单的模板例子中，函数被设置为：

glStencilFunc(GL_EQUAL, 1, 0xFF)

这会告诉OpenGL，只要一个片段的模板值等于(GL_EQUAL)参考值1，片段将会通过测试并被绘制，否则会被丢弃。

但是glStencilFunc仅仅描述了OpenGL应该对模板缓冲内容做什么，而不是我们应该如何更新缓冲。这就需要glStencilOp这个函数了。

glStencilOp(GLenum sfail, GLenum dpfail, GLenum dppass)一共包含三个选项，我们能够设定每个选项应该采取的行为：

• 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。

每个选项都可以选用以下的其中一种行为：

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。

所以，通过使用glStencilFunc和glStencilOp，我们可以精确地指定更新模板缓冲的时机与行为了，我们也可以指定什么时候该让模板缓冲通过，即什么时候片段需要被丢弃。

物体轮廓

物体轮廓所能做的事情正如它名字所描述的那样。我们将会为每个（或者一个）物体在它的周围创建一个很小的有色边框。当你想要在策略游戏中选中一个单位进行操作的，想要告诉玩家选中的是哪个单位的时候，这个效果就非常有用了。为物体创建轮廓的步骤如下：

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。

这个过程将每个物体的片段的模板缓冲设置为1，当我们想要绘制边框的时候，我们主要绘制放大版本的物体中模板测试通过的部分，也就是物体的边框的位置。我们主要使用模板缓冲丢弃了放大版本中属于原物体片段的部分。

我们首先来创建一个很简单的片段着色器，它会输出一个边框颜色。我们简单地给它设置一个硬编码的颜色值，将这个着色器命名为shaderSingleColor：

void main()
{
    FragColor = vec4(0.04, 0.28, 0.26, 1.0);
}

只想给那两个箱子加上边框，所以我们让地板不参与这个过程。我们希望首先绘制地板，再绘制两个箱子（并写入模板缓冲），之后绘制放大的箱子（并丢弃覆盖了之前绘制的箱子片段的那些片段）。

我们首先启用模板测试，并设置测试通过或失败时的行为：

glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glStencilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, GL_REPLACE);

如果其中的一个测试失败了，我们什么都不做，我们仅仅保留当前储存在模板缓冲中的值。如果模板测试和深度测试都通过了，那么我们希望将储存的模板值设置为参考值，参考值能够通过glStencilFunc来设置，我们之后会设置为1。

我们将模板缓冲清除为0，对箱子中所有绘制的片段，将模板值更新为1：

glStencilFunc(GL_ALWAYS, 1, 0xFF); // 所有的片段都应该更新模板缓冲
glStencilMask(0xFF); // 启用模板缓冲写入
normalShader.use();
DrawTwoContainers();

通过使用GL_ALWAYS模板测试函数，我们保证了箱子的每个片段都会将模板缓冲的模板值更新为1。因为片段永远会通过模板测试，在绘制片段的地方，模板缓冲会被更新为参考值。

现在模板缓冲在箱子被绘制的地方都更新为1了，我们将要绘制放大的箱子，但这次要禁用模板缓冲的写入：

glStencilFunc(GL_NOTEQUAL, 1, 0xFF);
glStencilMask(0x00); // 禁止模板缓冲的写入
glDisable(GL_DEPTH_TEST);
shaderSingleColor.use(); 
DrawTwoScaledUpContainers();

我们将模板函数设置为GL_NOTEQUAL，它会保证我们只绘制箱子上模板值不为1的部分，即只绘制箱子在之前绘制的箱子之外的部分。注意我们也禁用了深度测试，让放大的箱子，即边框，不会被地板所覆盖。

记得要在完成之后重新启用深度缓冲。

场景中物体轮廓的完整步骤会看起来像这样：

glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glStencilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, GL_REPLACE);  

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT); 

glStencilMask(0x00); // 记得保证我们在绘制地板的时候不会更新模板缓冲
normalShader.use();
DrawFloor()  

glStencilFunc(GL_ALWAYS, 1, 0xFF); 
glStencilMask(0xFF); 
DrawTwoContainers();

glStencilFunc(GL_NOTEQUAL, 1, 0xFF);
glStencilMask(0x00); 
glDisable(GL_DEPTH_TEST);
shaderSingleColor.use(); 
DrawTwoScaledUpContainers();
glStencilMask(0xFF);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);  

（说实话，这段我觉得还是挺难理解的，也是看了很多资料，最后找到了一个比较好理解的方法，这里的glStencilMask就理解成PS里的mask，每一次绘制会检测之前的Stencil Buffer里的内容，和当前设置的Stencil Func的方式进行对比，满足条件才会绘制；同时，此次绘制如果打开了Stencil Buffer写入的话，就会再次将此次绘制的范围，用此次设置的StencilMask写入到Stencil Buffer中去。

glStencilFunc函数是告诉怎么才能通过测试！！！

所以，我大概梳理下流程：

1. floor：模板mask设置为0，画地板，地板区域就都是0（也就等同于不对模板进行写入）
2. cubes：1可以通过测试，把模板mask设置为1，画两个箱子
3. singgle：不为1的才通过测试，mask设置为0，禁用深度测试（禁用深度测试，边框才可以显示在floor之上），画边框

OK，此时边框就画出来了。）

 贴一下源码：

#include <glad/glad.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <stb_image.h>

#include <glm/glm.hpp>
#include <glm/gtc/matrix_transform.hpp>
#include <glm/gtc/type_ptr.hpp>

#include <Shader.h>
#include <camera.h>
#include <model.h>

#include <iostream>

void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height);
void mouse_callback(GLFWwindow* window, double xpos, double ypos);
void scroll_callback(GLFWwindow* window, double xoffset, double yoffset);
void processInput(GLFWwindow *window);
unsigned int loadTexture(const char *path);

// settings
const unsigned int SCR_WIDTH = 1280;
const unsigned int SCR_HEIGHT = 720;

// camera
Camera camera(glm::vec3(0.0f, 0.0f, 3.0f));
float lastX = (float)SCR_WIDTH / 2.0;
float lastY = (float)SCR_HEIGHT / 2.0;
bool firstMouse = true;

// timing
float deltaTime = 0.0f;
float lastFrame = 0.0f;

float cubeVertices[] = {
	// positions          // texture Coords
	-0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 0.0f,
	0.5f, -0.5f, -0.5f,  1.0f, 0.0f,
	0.5f,  0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,
	0.5f,  0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,
	-0.5f,  0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
	-0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 0.0f,

	-0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,
	0.5f, -0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
	0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 1.0f,
	0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 1.0f,
	-0.5f,  0.5f,  0.5f,  0.0f, 1.0f,
	-0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,

	-0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
	-0.5f,  0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,
	-0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
	-0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
	-0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,
	-0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,

	0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
	0.5f,  0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,
	0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
	0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
	0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,
	0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,

	-0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
	0.5f, -0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,
	0.5f, -0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
	0.5f, -0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
	-0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,
	-0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,

	-0.5f,  0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,
	0.5f,  0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,
	0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
	0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,
	-0.5f,  0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,
	-0.5f,  0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f
};

float planeVertices[] = {
	// positions          // texture Coords (note we set these higher than 1 (together with GL_REPEAT as texture wrapping mode). this will cause the floor texture to repeat)
	5.0f, -0.5f,  5.0f,  2.0f, 0.0f,
	-5.0f, -0.5f,  5.0f,  0.0f, 0.0f,
	-5.0f, -0.5f, -5.0f,  0.0f, 2.0f,

	5.0f, -0.5f,  5.0f,  2.0f, 0.0f,
	-5.0f, -0.5f, -5.0f,  0.0f, 2.0f,
	5.0f, -0.5f, -5.0f,  2.0f, 2.0f
};

int main()
{
	glfwInit();
	glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
	glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
	glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);

	GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(SCR_WIDTH, SCR_HEIGHT, "StencilTest", NULL, NULL);
	if (window == NULL)
	{
		std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;
		glfwTerminate();
		return -1;
	}

	glfwMakeContextCurrent(window);

	if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress))
	{
		std::cout << "Failed to initialize GLAD" << std::endl;
		return -1;
	}

	glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);
	glfwSetCursorPosCallback(window, mouse_callback);
	glfwSetScrollCallback(window, scroll_callback);

	glfwSetInputMode(window, GLFW_CURSOR, GLFW_CURSOR_DISABLED);
	//在调用这个函数之后，无论我们怎么去移动鼠标，光标都不会显示了，它也不会离开窗口。

	glEnable(GL_DEPTH_TEST);
	glDepthFunc(GL_LESS);//在片段深度值小于缓冲的深度值时通过测试

	glEnable(GL_STENCIL_TEST);
	glStencilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, GL_REPLACE);


	Shader ourShader("shader/stencil_vertex.vs", "shader/stencil_fragment.vs");
	Shader shaderSingleColor("shader/stencil_vertex.vs", "shader/shaderSingleColor.vs");
	
	unsigned int cubeVAO, cubeVBO;
	glGenVertexArrays(1, &cubeVAO);
	glGenBuffers(1, &cubeVBO);
	glBindVertexArray(cubeVAO);
	glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, cubeVBO);
	glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(cubeVertices), &cubeVertices, GL_STATIC_DRAW);
	glEnableVertexAttribArray(0);
	glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 5 * sizeof(float), (void*)0);
	glEnableVertexAttribArray(1);
	glVertexAttribPointer(1, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 5 * sizeof(float), (void*)(3 * sizeof(float)));
	glBindVertexArray(0);
	// plane VAO
	unsigned int planeVAO, planeVBO;
	glGenVertexArrays(1, &planeVAO);
	glGenBuffers(1, &planeVBO);
	glBindVertexArray(planeVAO);
	glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, planeVBO);
	glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(planeVertices), &planeVertices, GL_STATIC_DRAW);
	glEnableVertexAttribArray(0);
	glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 5 * sizeof(float), (void*)0);
	glEnableVertexAttribArray(1);
	glVertexAttribPointer(1, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 5 * sizeof(float), (void*)(3 * sizeof(float)));
	glBindVertexArray(0);

	unsigned int cubeTexture = loadTexture("container.jpg");
	unsigned int floorTexture = loadTexture("container.jpg");

	ourShader.use();
	ourShader.setInt("texture1", 0);


	while (!glfwWindowShouldClose(window))
	{
		// per-frame time logic
		// --------------------
		float currentFrame = glfwGetTime();
		deltaTime = currentFrame - lastFrame;
		lastFrame = currentFrame;

		// input
		// -----
		processInput(window);

		// render
		// ------
		glClearColor(0.05f, 0.05f, 0.05f, 1.0f);
		glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);

		shaderSingleColor.use();
		glm::mat4 model;
		glm::mat4 view = camera.GetViewMatrix();
		glm::mat4 projection = glm::perspective(glm::radians(camera.Zoom), (float)SCR_WIDTH / (float)SCR_HEIGHT, 0.1f, 100.0f);
		shaderSingleColor.setMat4("view", view);
		shaderSingleColor.setMat4("projection", projection);

		ourShader.use();
		ourShader.setMat4("projection", projection);
		ourShader.setMat4("view", view);
		

		glStencilMask(0x00);//写入缓冲的所有模板值最后都会变成0（保证我们绘制地板的时候不会对缓冲进行写入）
		// 首先绘制的是地板
		glBindVertexArray(planeVAO);
		glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, floorTexture);
		ourShader.setMat4("model", glm::mat4());
		glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 6);
		glBindVertexArray(0);
		// 此时地板绘制完毕，模板缓冲仍旧全部为0

		
		//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。
		glStencilFunc(GL_ALWAYS, 1, 0xFF);// 所有的片段都应该更新模板缓冲
		glStencilMask(0xFF);//启用模板缓冲写入
		// cubes渲染物体
		glBindVertexArray(cubeVAO);
		glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
		glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, cubeTexture);
		model = glm::translate(model, glm::vec3(-1.0f, 0.0f, -1.0f));
		ourShader.setMat4("model", model);
		glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);
		model = glm::mat4();
		model = glm::translate(model, glm::vec3(2.0f, 0.0f, 0.0f));
		ourShader.setMat4("model", model);
		glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);
		// 此时的模板只有两个cube位置为1，其余为0


		//禁用模板写入以及深度测试
		glStencilFunc(GL_NOTEQUAL, 1, 0xFF);//保证我们只绘制箱子上模板值不为1的部分，即只绘制箱子在之前绘制的箱子之外的部分。
		glStencilMask(0x00);// 禁止模板缓冲的写入
		glDisable(GL_DEPTH_TEST);//禁用了深度测试，让放大的箱子，即边框，不会被地板所覆盖
		shaderSingleColor.use();
		//将物体缩放
		float scale = 1.1;
		glBindVertexArray(cubeVAO);
		glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, cubeTexture);
		model = glm::mat4();
		model = glm::translate(model, glm::vec3(-1.0f, 0.0f, -1.0f));
		model = glm::scale(model, glm::vec3(scale, scale, scale));
		//使用一个不同的片段着色器，输出一个单独的（边框）颜色。
		shaderSingleColor.setMat4("model", model);
		glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);
		model = glm::mat4();
		model = glm::translate(model, glm::vec3(2.0f, 0.0f, 0.0f));
		model = glm::scale(model, glm::vec3(scale, scale, scale));
		//使用一个不同的片段着色器，输出一个单独的（边框）颜色。
		shaderSingleColor.setMat4("model", model);
		glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);
		glBindVertexArray(0);
		glStencilMask(0xFF);
		glEnable(GL_DEPTH_TEST);

		glfwSwapBuffers(window);
		glfwPollEvents();
	}

	glDeleteVertexArrays(1, &cubeVAO);
	glDeleteVertexArrays(1, &planeVAO);
	glDeleteBuffers(1, &cubeVBO);
	glDeleteBuffers(1, &planeVBO);

	glfwTerminate();
	return 0;
}

void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height)
{
	//glViewport函数前两个参数控制窗口左下角的位置。第三个和第四个参数控制渲染窗口的宽度和高度（像素）
	glViewport(0, 0, width, height);
}

void processInput(GLFWwindow* window)
{
	if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
		glfwSetWindowShouldClose(window, true);

	if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_W) == GLFW_PRESS)
		camera.ProcessKeyboard(FORWARD, deltaTime);
	if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_S) == GLFW_PRESS)
		camera.ProcessKeyboard(BACKWARD, deltaTime);
	if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_A) == GLFW_PRESS)
		camera.ProcessKeyboard(LEFT, deltaTime);
	if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_D) == GLFW_PRESS)
		camera.ProcessKeyboard(RIGHT, deltaTime);

}

void mouse_callback(GLFWwindow*window, double xpos, double ypos)
{
	if (firstMouse)
	{
		lastX = xpos;
		lastY = ypos;
		firstMouse = false;
	}

	float xoffset = xpos - lastX;
	float yoffset = lastY - ypos; // reversed since y-coordinates go from bottom to top

	lastX = xpos;
	lastY = ypos;

	camera.ProcessMouseMovement(xoffset, yoffset);
}

void scroll_callback(GLFWwindow* window, double xoffset, double yoffset)
{
	camera.ProcessMouseScroll(yoffset);
}

unsigned int loadTexture(char const *path)
{
	unsigned int textureID;
	glGenTextures(1, &textureID);

	int width, height, nrComponents;
	unsigned char *data = stbi_load(path, &width, &height, &nrComponents, 0);
	if (data)
	{
		GLenum format;
		if (nrComponents == 1)
			format = GL_RED;
		else if (nrComponents == 3)
			format = GL_RGB;
		else if (nrComponents == 4)
			format = GL_RGBA;

		glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureID);
		glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, format, width, height, 0, format, GL_UNSIGNED_BYTE, data);
		glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);

		glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);
		glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);
		glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR);
		glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);

		stbi_image_free(data);
	}
	else
	{
		std::cout << "Texture failed to load at path: " << path << std::endl;
		stbi_image_free(data);
	}

	return textureID;
}

几个shader就不贴了，很简单。

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理解这个模板测试，真的挺不容易的，自己琢磨了半天。