March 14, 2020 3 min to read

游戏中主角被遮挡解决方法

玩家被遮挡怎么办？这篇教程帮助你！

在游戏中，经常出现镜头面前被操纵角色被其他物体遮挡而影响操作的问题，一般有以下三种解决方法：

将影响视线的物体透明化
摄像头进行碰撞判断，使得摄像头永远不会在场景物体后面（防止摄像头穿墙）
将主角渲染到整个屏幕的顶部

接下来我将使用opengl，来实现第三中解决方法！

以马里欧奥德赛为例，当马里奥被石柱遮挡时，将显示一个主角的裁影

分析

要想实现这个效果，需要得到以下信息：

主角渲染到屏幕上的像素位置
主角是否被遮挡
裁剪的材质

知识点

模板测试：在着色器处理完一个片段之后，模板测试(Stencil Test)会开始执行，若没有通过模板测试，则丢弃该片段，不进行渲染。每一个像素都有一个8位的模板值，我们可以对其写入你想要的值，通常我们只要0和 1这两个值就够了。之后我们对此进行判断，来选择保留或求其这个片段。

在openGL中模板测试常用函数如下：

glEnable(GL_STENCIL_TEST) 启用模板测试
glStencilFunc(GLenum func, GLint ref, GLuint mask) 模板测试规则

func : 设置测试规则，通过该规则与ref比较，有GL_NEVER、GL_LESS、GL_LEQUAL、GL_GREATER、GL_GEQUAL、GL_EQUAL、GL_NOTEQUAL和GL_ALWAYS。

ref: 比较值，模板缓冲的模板值将和ref进行比较

mask：在模板缓冲中的模板值与ref比较时，将会先与这个模板进行AND运算，默认为1

glStencilOp(GLenum sfail, GLenum dpfail, GLenum dppass) 写入模板缓冲函数规则

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的行为, 每个选项选择以下一种：

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

深度测试：模板测试之后就是深度测试。同模板测试一样，每一个片元中同样存储了改片元的深度值，通过深度比较当前片段与深度缓冲中的深度值，从而得出是否该片段位于其他片段后方。

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

实现原理

实现该效果的原理不复杂，我们只需要 在渲染正常角色时，若没有通过深度测试但通过了模板测试写入一个模板值，之后再通过之前写入的模板值渲染裁剪效果，具体做法大致如下：

清除模板缓冲
设置模板写入参数,当模板和深度都通过时，就写入1
启用模板函数，设定为ALWAYS, 将模板值写入到片元中
渲染角色
设置模板写入参数，当模板和深度都通过时，写入0，
渲染场景
禁用深度测试和模板写入，启用模板函数
在一次渲染角色，这次使用裁剪效果
重新启用模板写入和深度测试

开始实现吧！

首先搭建一个简单的场景，我们将mur猫作为游戏的主角：再一个制作裁剪效果的shader，这里比较简单，单纯选择一个突出的颜色：

// vertex Shader
#version 330 core

layout(location = 0) in vec3 aPos;

uniform mat4 model;
uniform mat4 view;
uniform mat4 projection;

void main()
{
	gl_Position = projection *view *vec4(vec3(model *vec4(aPos,1.0)),1.0);
}

// fragment Shader
#version 330 core
out vec4 FragColor;



void main()
{
    FragColor = vec4(1,0.714,0.7569,1); // 将向量的四个分量全部设置为1.0
}

结果如下：

接下来编写渲染代码：

//...
	// 材质设置 ......
	shader->use();
	shader->setInt("shadowMap", 10);
	shader->setMat4("lightSpaceMatrix", lightProjection * view);
	glActiveTexture(GL_TEXTURE10);
	glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, DepthMap);
	//...... 材质设置
	view = camera.GetViewMatrix();


	// 开启模板测试
	glEnable(GL_STENCIL_TEST);
	glStencilMask(0xff);
	// 开启深度测试
	glEnable(GL_DEPTH_TEST);
	// 清除模板缓冲、颜色缓冲和深度缓冲
	glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);


	// 设置写入规则，当深度和模板都测试成功则写入1
	glStencilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, GL_REPLACE);
	// 启用渲染测试函数，这里设置为always,表示深度测试永远通过
	glStencilFunc(GL_ALWAYS, 1, 0xFF);
	// 绘制角色
	murCat->Draw(*shader, view, projection);
	
	// 设置写入规则，当深度和模板都测试成功则写入0，其他保持原样，由于上面启用了Always，这里就不再重复
	glStencilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, GL_ZERO);
	// 正常渲染场景
	drawScene(shader, view, projection);

	/*接下来渲染角色的剪影*/
	glStencilFunc(GL_EQUAL, 0, 0xFF);
	glStencilMask(0x00);
	// 关闭深度测试，由于剪影一直渲染在屏幕的顶部
	glDisable(GL_DEPTH_TEST);
	// 使用剪影材质渲染角色
	murCat->Draw(*clipShader, view, projection);
	glStencilMask(0xFF);
	glEnable(GL_DEPTH_TEST);
	glDisable(GL_STENCIL_TEST);
//...