5.1何为“帧”缓冲区（Frame buffer）？

图形流水线

帧缓冲区（Frame buffer）与片元处理

1、缓冲区的每个单元对应的就是屏幕上一个个像素

2、对片元的处理就是在利用并修改缓冲区的数据

显示器的分类

随机扫描显示器（向量显示器）

像一个电子枪在画图

光栅扫描显示器（Raster-Scan Display）

1、像素的颜色都存储在一块缓冲区中

2、需要不断重复绘制，即不断刷新屏幕

帧缓冲区（Frame buffer）

1、存储视口中每个像素的信息

2、与视口像素一一对应

Refersh Rate（刷新率）

1、存储视口中每个像素的信息

2、常用单位：FPS,Frame per second

5.2颜色缓冲区

多种类型的帧缓冲区

颜色缓冲（Color buffer）

深度缓冲（Depth buffer）

模板缓冲（Stencil buffer）

累积缓冲（Accumulation buffer）----已废除

用户自定义的缓冲

颜色缓冲

存储视口中每个像素的颜色

颜色缓冲所占的存储空间

1、Resolution（分辨率）：1024*768

2、像素颜色：采用RGB三个分量来表示颜色，每个分量采用8bits来表示

问题：该颜色缓冲需要多大的存储空间？

1024 * 768 * 8 bit / 1024 = 6144Kb

清除缓冲的操作

glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0);

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

glClearDepth(1.0);

glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

1、同时清除帧缓冲和深度缓冲

2、glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0);

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

glClearDepth(1.0);

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

3、尽量同时清除多块缓冲，这样效率更高

问题：GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT是什么意思？

GL_COLOR_BUFFER_BIT ：指定当前被激活为写操作的颜色缓存。

GL_DEPTH_BUFFER_BIT： 指定深度缓存。

单缓冲与双缓冲

双缓冲可避免屏幕闪烁

单缓冲只在Front Buffer缓冲，边画边缓冲，可能会出现闪屏的现象。

双缓冲先在Back Buffer缓冲，然后一次性复制到Front Buffer。

5.3深度缓冲去与Z-buffer消隐算法

Color Buffer and Depth Buffer

深度缓冲（Depth buffer）

1、Projection：3D->2D

(x,y,z)->(wx,wy)其实投影后也有一个z值，当为(wx,wy,wz)

2、在投影时，每个投影点的深度也会被记录下来，写入深度缓冲。

3、其实是：在光栅化时，每个片元的深度会计算出来，写入深度缓冲

视域空间中的深度范围

透视投影后的深度坐标范围是[0,1]，其深度分布不均匀

深度缓冲（Depth buffer）

Depth buffer 也叫Z-buffer，为什么呢？

因为Z值，物体的Z值表示它的深度，

深度缓冲用处很多，但其中最主要的一个应用是“消隐（Visible surface detection）”

消隐（Visible surface detection）

若不作消隐处理，后绘之物总会挡住先绘之物

消隐的方法

Depth Sorting Method（深度排序算法）

Area-Subdivision Method（区域子算法）

Ray Casting Method（光线投射法）

Z-buffer算法

Z-buffer消隐算法

1、在把显示对象的每个面上每一点的颜色值填入帧缓冲器相应单元前，要把这点的深度值和Z-buffer中相应单元的值进行比较。

2、只有前者小于后者时才改变缓冲器的那一单元的值，同时Z-buffer中相应单元的值也要改成这点的深度值；否则帧缓冲器相应单元的值不变。

Z-buffer Method

1、Z-buffer算法在像素级上以近物取代远物。面片在屏幕上的出现顺序是无关紧要的。

2、这种取代方法实现起来远比总体排序灵活简单，有利于硬件实现。

3、缺点：占用空间大，没有利用图形的相关性与连续性。

深度精度不够的导致的闪烁现象

透视投影后的深度坐标范围是[0,1]，其深度分布不均匀。

5.4OpenGL中关于深度缓冲的函数

深度缓冲使用相关的三个函数

glEnable(GL_DEPTH_TEST);

会进行深度比较      注意：是两个作用

会根据当前绘制内容更新 depth buffer

Void glDepthFunc(GLenum func);

深度比较的方式：Func

Func可取：

GL_NEVER,GL_LESS,GL_LEQUAL,GL_EQUAL,

GL_GREATER,GL_NOTEQUAL,GL_GEQUAL,GL_ALWAYS

Void glDepth Mask(GLboolean flag);

设置是否更新深度缓冲

如果不想更新深度，那么将flag设为false

glDisable(GL_DEPTH_TEST);

---深度比较和更新深度缓冲这两个动作都不会发生

如果不想更新深度缓冲，只想比较，那可以：

glEnable(GL_DEPTH_TEST);

glDepthMask(false);

默认是：

glDisablee(GL_DEPTH_TEST);

glDepthMask(false);

glDepthFunc(GL_LESS);

深度缓冲的使用技巧举例

预绘制：

打开深度绘制；

绘制这片树林，记录其深信度值到深度缓冲；

保存绘制的树木图像。

实时绘制：

把预存的树木图像画到屏幕上；

glEnable(GL_DEPTH_TEST);

glDepthMask(false);

画树林中的物体。---也就是说进行深度比较，但并不更新深度缓存。

问题：如果不想比较深度值，只想更新深度缓冲，那怎么办？

glEnable(GL_DEPTH_TEST);

glDepthFunc(GL_ALWAYS);

glDepthMask(true);