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【我的OpenGL学习进阶之旅】关于OpenGL ES 开启深度测试，直接黑屏的问题的解决方法

發布時間：2024/1/1 编程问答 31 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了【我的OpenGL学习进阶之旅】关于OpenGL ES 开启深度测试，直接黑屏的问题的解决方法小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

一、問題描述
二、排查問題
- 2.1 懷疑createProgram鏈接著色器出了問題
- 2.2 懷疑是不是沒有draw()?
- 2.3 對比以前寫的可以正常顯示的其他Demo代碼
三、解決問題
- 3.1 去掉`glEnable(GL_DEPTH_TEST);`
- 3.3 加上 `glClear(GL_STENCIL_BUFFER_BIT | GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);`
- 3.4 加上 `glClear(GL_STENCIL_BUFFER_BIT | GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);`和 `glEnable(GL_DEPTH_TEST);`
四、知其然知其所以然
- 4.1 什么是深度緩沖區？
- - 4.1.1 了解深度
  - 4.1.2 思考下，為什么要使用深度緩沖區？
  - 4.1.3 究竟什么是深度緩沖區？
- 4.2 什么是深度測試？
- - 4.2.1 啟用深度測試
  - 4.2.2 深度緩沖區的深度值
- 4.3 深度測試中的深度沖突現象
- 4.3 開啟深度測試的注意事項
五、總結

一、問題描述

今日，寫了個OpenGL的小程序，發現場景直接黑屏。

二、排查問題

2.1 懷疑createProgram鏈接著色器出了問題

看日志

成功加載了頂點著色器和片段著色器

createProgram也是正常的，沒有異常打印

正常創建了Program，也沒有異常打印，所以應該不是這里的問題

2.2 懷疑是不是沒有draw()?

加上日志打印，排查draw() 方法有沒有正常執行，如何

日志在正常打印，說明在不停的繪制，但是為啥不停的繪制還是黑屏？還得繼續排查

2.3 對比以前寫的可以正常顯示的其他Demo代碼

我對比了之前可以正常顯示的其他Demo的代碼，發現我這個Demo使用了

glEnable(GL_DEPTH_TEST);

開啟了深度測試，而其他的代碼是沒有開啟深度測試的

有異常的代碼如下所示：

void BasicLightingSample::draw() {LOGD("BasicLightingSample::Draw()")if (mProgram == GL_NONE || m_TextureId == GL_NONE) {LOGD("BasicLightingSample::Draw() mProgram == GL_NONE || m_TextureId == GL_NONE")return;}// Use the program objectglUseProgram(mProgram);glEnable(GL_DEPTH_TEST);// ... 其他繪制邏輯

三、解決問題

3.1 去掉glEnable(GL_DEPTH_TEST);

我們直接將代碼glEnable(GL_DEPTH_TEST);去掉，如下所示：

發現此時有畫面，但是畫面會有異常，如下所示：

我們可以發現，隨著手指觸摸它，讓它不停旋轉，之前每一次旋轉繪制的幀都沒有清除掉，很難看！

但是至少畫面出來了，看來是因為開啟深度測試導致的黑屏，我們繼續排查為啥開啟深度測試會導致黑屏呢？

3.3 加上 glClear(GL_STENCIL_BUFFER_BIT | GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

我們在上一步去掉 glEnable(GL_DEPTH_TEST);的情況下，加上代碼

glClear(GL_STENCIL_BUFFER_BIT | GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

完整代碼如下：

運行的效果也有異常，如下所示：

這一次比上一次好了，沒有那么多歷史的幀殘留在繪制。但是光照效果還是有異常，我們加上深度測試看一看。

這是因為：如果關閉深度測試，OpenGL只根據繪制的先后順序決定顯示結果。那么后繪制的平面遮擋了一部分先繪制的本應該顯示出來的立方體，這種效果是不符合實際的。

3.4 加上 glClear(GL_STENCIL_BUFFER_BIT | GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);和 glEnable(GL_DEPTH_TEST);

這一次我們不光加上 glClear(GL_STENCIL_BUFFER_BIT | GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);，我們還加上 glEnable(GL_DEPTH_TEST); 如下所示：

這一次，我們可愛的超越妹妹終于正常顯示了

不停旋轉，畫面也正常，如下所示：

看來，下面的兩行代碼必須搭配使用才可以正常。

glClear(GL_STENCIL_BUFFER_BIT | GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);glEnable(GL_DEPTH_TEST);

但是為什么呢？我們接下來分析。

四、知其然知其所以然

本節內容參考自下面兩篇博客：

OpenGL-深度測試 https://www.it610.com/article/1409069347401465856.htm
LEARN OPENGL 深度測試 https://zhuanlan.zhihu.com/p/369781131
NDK OpenGL ES 3.0 開發（十）：深度測試 https://blog.csdn.net/Kennethdroid/article/details/101709694

4.1 什么是深度緩沖區？

深度緩沖區(Detph buffer)同顏色緩沖區(color buffer)是對應的，
顏色緩沖區存儲的像素的顏色信息，
而深度緩沖區存儲像素的深度信息。

4.1.1 了解深度

深度其實就是該像素點在3D世界中距離攝像機的距離，z值

4.1.2 思考下，為什么要使用深度緩沖區？

在不使用深度測試的時候
如果我們先繪制一個距離比較近的物理再繪制距離較遠的物理,則距離遠的位圖因為后繪制，會把距離近的物體覆蓋掉
有了深度緩沖區后
繪制物體的順序就不那么重要的。實際上,只要存在深度緩沖區OpenGL都會把像素的深度值寫入到緩沖區中除非調用glDepthMask(GL FALSE).來禁止寫入。

4.1.3 究竟什么是深度緩沖區？

其實深度緩沖區，就是一塊內存區域，專門存儲著每個像素點（繪制在屏幕上的）深度值，深度值（Z值）越大，則離攝像機就越遠。

深度緩沖區一般由窗口管理系統來創建，深度值一般由16位，24位或者32位值表示，通常是24位。當然位數越高的話，深度的精確度越好

4.2 什么是深度測試？

在決定是否繪制一個物體的表面時，首先將表面對應像素的深度值與當前深度緩沖區中的值進行比較，
如果大于等于深度緩沖區中值，則丟棄這部分；
否則利用這個像素對應的深度值和顏色值，分別更新深度緩沖區和顏色緩沖區。
這一過程稱之為深度測試(Depth Testing)。

深度緩沖區通常用于隱藏表面的消除。

傳統上，它保存渲染表面上每個像素與視點最近物體的距離值，對于每個新的輸入片段，將其與視點的具體和存儲值比較。

默認情況下，如果輸入片段的深度值小于深度緩沖區中保存的值（意味著它離觀看者更近），則輸入片段的深度值代替保存在深度緩沖區中的值，然后其顏色值代替顏色緩沖區中的顏色值。

4.2.1 啟用深度測試

這是深度緩沖區的標準方法，如果這就是你想做的，那么調用帶GL_DEPTH_TEST的glEnable來啟用深度測試。因為深度測試默認是關閉的，所以必須得調用下面的方法才能啟動深度測試

glEnable(GL_DEPTH_TEST);

當它啟用的時候，如果一個片段通過了深度測試的話，OpenGL會在深度緩沖中儲存該片段的z值；如果沒有通過深度緩沖，則會丟棄該片段。

如果你啟用了深度緩沖，你還應該在每個渲染迭代之前使用GL_DEPTH_BUFFER_BIT來清除深度緩沖，否則你會仍在使用上一次渲染迭代中的寫入的深度值： 這也就是我們為什么一開始黑屏的原因。

所以我們需要在繪制場景前，清除顏色緩沖區時，清除深度緩沖區：

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

4.2.2 深度緩沖區的深度值

清除深度緩沖區的默認值是1.0，表示最大的深度值，深度值的范圍在[0,1]之間，值越小表示越靠近觀察者，值越大表示遠離觀察者。

在進行深度測試時，當前深度值和深度緩沖區中的深度值，進行比較的函數，可以由用戶通過glDepthFunc指定，這個函數包括一個參數

void glDepthFunc (GLenum func);

深度測試啟用后，默認情況下深度測試函數使用 GL_LESS，這將丟棄深度值高于或等于當前深度緩沖區的值的片段。

例如我們可以使用GL_AWALYS參數，這與默認不開啟深度測試效果是一樣的：

glDepthFunc(GL_ALWAYS);

4.3 深度測試中的深度沖突現象

深度測試中，深度沖突現象需要值得注意。深度沖突(Z-fighting)是指兩個平面（或三角形）相互平行且靠近的過于緊密，模板緩沖區不具有足夠的精度確定哪一個平面靠前，導致這兩個平面的內容不斷交替顯示，看上去像平面內容爭奪頂靠前的位置。

防止深度沖突的方法：

不要讓物體之間靠得過近，以免它們的三角形面片發生重疊；

把近平面設置得遠一些（越靠近近平面的位置精度越高）；

犧牲一些性能，使用更高精度的深度值。

4.3 開啟深度測試的注意事項

使用深度測試，最常見的錯誤是沒有使用glEnable(GL_DEPTH_TEST);

開啟深度測試，或者沒有使用glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);清除深度緩沖區。

與深度緩沖區相關的另一個函數是glDepthMask,它的參數是布爾類型，GL_FALSE將關閉緩沖區寫入，默認是GL_TRUE，開啟了深度緩沖區寫入。

注意防止深度沖突

五、總結

我們一開始啟用深度測試，直接黑屏的原因就是因為沒有使用glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);清除深度緩沖區。

因為如果不使用glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);清除深度緩沖區，那么就會仍在使用上一次渲染迭代中的寫入的深度值。

而深度測試(Depth Testing)過程，在決定是否繪制一個物體的表面時，首先將表面對應像素的深度值與當前深度緩沖區中的值進行比較，
如果大于等于深度緩沖區中值，則丟棄這部分；
否則利用這個像素對應的深度值和顏色值，分別更新深度緩沖區和顏色緩沖區。

所以，這樣值不變，就會直接被丟棄，所以就黑屏了！

因此，我們使用深度測試的時候，最好如下面所示一樣搭配使用：