Learn OpenGL 笔记5.1 Depth testing
5.1 深度测试（Depth Testing）
深度测试是OpenGL中的一项重要功能，用于决定哪些像素应该被渲染到屏幕上。它通过比较当前像素的深度值与存储在深度缓冲区中的深度值来工作。
1. 深度测试的基本原理
- 深度缓冲区（Depth Buffer）：这是一个特殊的缓冲区，用于存储场景中每个像素的深度值。
- 深度测试函数（Depth Test Function）：OpenGL提供了几种深度测试函数，如
GL_LESS、GL_LEQUAL、GL_EQUAL等。默认情况下使用的是GL_LESS。
当一个片段通过了所有颜色和模板测试后，它会进入深度测试阶段。如果当前像素的深度值小于（或等于）存储在深度缓冲区中的深度值，则通过深度测试；否则，被丢弃。
2. 设置深度测试
glEnable(GL_DEPTH_TEST); // 启用深度测试
glDepthFunc(GL_LESS); // 设置深度比较函数为GL_LESS
3. 深度缓冲区的初始化
在渲染之前，需要将深度缓冲区初始化为最大值（通常是1.0），以确保所有像素都能通过初始的深度测试。
glClearDepth(1.0); // 设置清除深度值为1.0
glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // 清除深度缓冲区
4. 深度写入
在某些情况下，你可能不希望更新深度缓冲区。例如，在绘制天空盒时，通常不会更新深度缓冲区。
glDepthMask(GL_FALSE); // 禁用深度写入
// 绘制天空盒
glDepthMask(GL_TRUE); // 启用深度写入
5. 深度测试的优缺点
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优点：
- 提高渲染效率，避免不必要的像素计算。
- 支持复杂的场景，如透明物体和遮挡关系。
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缺点：
- 对于近邻的物体可能产生Z-fighting（Z值打架），导致闪烁或不正确的渲染结果。
- 需要合适的深度缓冲区精度来处理不同距离的物体。
5.2 Z-fighting
Z-fighting是指两个物体的深度值非常接近，但并不完全相等。当这两个物体在视图中重叠时，OpenGL无法确定哪个像素应该被渲染到屏幕上，从而导致闪烁或不正确的渲染结果。
1. 导致Z-fighting的原因
- 精度问题：深度缓冲区的精度有限，对于非常接近的深度值，可能无法区分。
- 浮点数精度限制：浮点数在表示接近零的小数值时会有精度损失。
2. 解决方法
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增加深度缓冲区的精度：
- 使用更高的位深度（如32位深度缓冲区）。
- 合理设置
near和far值，避免深度值过于接近。
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使用偏移量：
- 对于重叠的物体，可以为其中一个物体添加一个微小的深度偏移量，以确保它们不会完全重叠。
glPolygonOffset(1.0, 1.0); // 设置深度偏移量
// 绘制可能产生Z-fighting的物体
glPolygonOffset(0.0, 0.0); // 恢复默认设置
- 优化模型：
- 确保模型的顶点和面没有过度重叠。
- 使用网格简化技术减少不必要的细节。
通过这些方法，可以有效地解决Z-fighting问题，提高渲染效果的稳定性和质量。
