Unity ShaderLab 模板緩存（Stencil Buffer） 基本概念

1. 概念：

什麼是模板緩存？

在渲染平面上，每個像素都存有一個模板值（0-255，一個位元組）。打個比方，屏幕好比一塊活字印刷版，像素好比字，模板值好比是啥字。這樣我們就可以通過改變模板的值，來渲染制定區域的像素。比如下圖中，我們設定中間區域的模板值為1，然後只渲染模板為1的區域。

下圖中，「模板測試」指模板緩存值（stencil buffer）與你自定義的參考值（Ref）的比較結果。在傳統PC渲染流水線（手機平台可能略有不同）中，模板測試是在深度測試（ZTest）之前的，沒有通過模板測試的像素就會被捨棄不渲染，甚至直接跳過ZTest。

2. 語法：

要加模板測試，就在Shader的Pass開頭寫Stencil{ }結構體。如果每個Pass都用，則可以提到外面。

還是舉個栗子吧：

Ref 2：設置參考值。除了2，還可以設置0-255的任意數。

Comp equal：表示通過模板測試的條件。這裡只有等於2的像素才算通過測試。除了equal，還有Greater、Less、Always、Never等，類似ZTest。

Pass keep：表示通過模板測試和Z測試（注意是都通過）的像素，怎麼處置它的模板值，這裡我們我們保留它的模板值。除了keep，還有Replace，IncrWrap（循環自增1，超過255為0），IncrSat（自增1，超過255還是255），DecrWrap，DecrSat等。

Fail decrWrap：表示沒通過模板測試的像素, 怎麼處置它的模板值。這裡為循環自減。

ZFail keep：表示通過了模板測試但沒通過Z測試的像素，怎麼處置它的模板值。這裡為保持不變。

除此之外，還有ReadMask和WriteMask語法，用來提取Ref值或模板緩存的某幾位，默認是255，全部提取。

好了，語法就這麼多，是不是很精簡！不信請查閱Unity官方文檔，搜Stencil即可。

3. 應用例子：

畫紅綠藍三個紅球，目標是在紅綠交界且被平面擋住的部分畫出藍球。官網效果如下：

藍色部分貌似在平面下面，其實是在平面上面的，是不是很神奇！請看分解：

第一步畫紅球：

Shader "Red" { n SubShader { n Tags { "RenderType"="Opaque" "Queue"="Geometry"}n Pass { n Stencil { n Ref 2 //參考值為2，stencilBuffer值默認為0 n Comp always //stencil比較方式是永遠通過 n Pass replace //pass的處理是替換，就是拿2替換buffer 的值 n ZFail decrWrap //ZFail的處理是溢出型減1 n } n // stencil和Zbuffer都通過的話就執行。把點渲染成紅色。 n CGPROGRAM n #pragma vertex vert n #pragma fragment frag n struct appdata { n float4 vertex : POSITION; n }; n struct v2f { n float4 pos : SV_POSITION; n }; n v2f vert(appdata v) { n v2f o; n o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex); n return o; n } n half4 frag(v2f i) : SV_Target { n return half4(1,0,0,1); n } n ENDCG n } n }n} n

平面以上的點，通過了模板測試和深度測試，則模板值。在平面下面的半球，通過stencil測試但沒通過深度測試，stencil值減一為255。

第二步畫綠球：

Shader "Green" { n SubShader { n Tags { "RenderType"="Opaque" "Queue"="Geometry+1"} //渲染次序為Geometry+1，在紅球之後 n Pass { n Stencil { n Ref 2 //參考值為2 n Comp equal //stencil比較方式是相同，只有等於2的才能通過 n Pass keep //stencil和Zbuffer都測試通過時，選擇保持 n Fail decrWrap //stencil沒通過，選擇溢出型減1，所以被平面擋住的那層stencil值就變成254 n ZFail keep //stencil通過，深度測試沒通過時，選擇保持 n } nn CGPROGRAM n #pragma vertex vert n #pragma fragment frag n struct appdata { n float4 vertex : POSITION; n }; n struct v2f { n float4 pos : SV_POSITION; n }; n v2f vert(appdata v) { n v2f o; n o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex); n return o; n } n half4 frag(v2f i) : SV_Target { n return half4(0,1,0,1); n } n ENDCG n } n }n} n

還記得紅球的上半部是2嗎？綠球與這部分相交的部分就通過了模板測試。不管怎麼移動綠球，只渲染與紅球上半部分相交的區域。

另外注意，紅球下半區域與綠球的交界處的模板值已經變成了254，成為接下來藍球的繪製區域。

第三步畫藍球：

Shader "Blue" { n SubShader { n Tags { "RenderType"="Opaque" "Queue"="Geometry+2"} //渲染次序為Geometry+2,在前面兩個shader之後 n Pass { n Stencil { n Ref 254 //參考值為254 n Comp equal //比較方式是是否相等,即只會渲染n } nn CGPROGRAM n #pragma vertex vert n #pragma fragment frag n struct appdata { n float4 vertex : POSITION; n }; n struct v2f { n float4 pos : SV_POSITION; n }; n v2f vert(appdata v) { n v2f o; n o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex); n return o; n } n half4 frag(v2f i) : SV_Target { n return half4(0,0,1,1); n } n ENDCG n } n }n} n

藍球限定了只有模板值為254的區域能通過測試，因此藍球只渲染254且也通過了ZTest的部分。也就說圖中的藍色區域是在白色平面上面的。下圖為藍球從上往下移的過程。

4. 總結：

模板測試的語法參考UNITY官網手冊，但例子解釋得很晦澀。還可以參考網上的例子。不管怎樣，強烈建議自己把這個幾個shader拷進去試一試！！！文章看著會暈，自己拷代碼試一下就很容易明白了。

5. 參考文獻：

Unity官方手冊搜「stencil」

http://blog.csdn.net/u013833399/article/details/47340447（第二個例子比上面說的更簡單）

《Unity Shader入門精要》p15