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ShaderLab: Stencil

El buffer de stencil (plantilla) se puede utilizar como una máscara de propósito general por píxel para guardar o descartar píxeles.

El buffer de la plantilla es normalmente un entero de 8 bits por píxel. El valor se puede escribir para incrementar o decrementar. Las llamadas de dibujo posteriores pueden probar contra el valor, para decidir si un píxel debe descartarse antes de ejecutar el pixel shader.

Sintaxis

Ref

    Ref referenceValue

El valor con el que se comparará (si Comp es algo más que always) y/o el valor que se escribirá en el buffer (si se cambia Pass, Fail o ZFail). 0–255 entero.

ReadMask

    ReadMask readMask

Una máscara de 8 bits como un entero 0–255, que se utiliza al comparar el valor de referencia con el contenido del buffer (referenceValue & readMask) comparisonFunction (stencilBufferValue & readMask). Predeterminado: 255.

WriteMask

    WriteMask writeMask

Una máscara de 8 bits como un entero 0–255, utilizado al escribir en el buffer. Predeterminado: 255.

Comp

    Comp comparisonFunction

Función utilizada para comparar el valor de referencia con el contenido actual del buffer. Predeterminado: always.

Pass

    Pass stencilOperation

Qué hacer con el contenido de la memoria intermedia si la prueba de stencil (plantilla) (y la prueba de profundidad) pasa. Predeterminado: keep.

Fail

    Fail stencilOperation

Qué hacer con el contenido del buffer si la prueba del stencil (plantilla) falla. Predeterminado: keep.

ZFail

    ZFail stencilOperation

Qué hacer con el contenido de la memoria intermedia si la prueba del stencil (plantilla) pasa, pero la prueba de profundidad falla. Predeterminado: keep.

Comp, Pass, Fail y ZFail se aplicarán a la geometría frontal, a menos que se especifique Cull Front, en cuyo caso es la geometría orientada hacia atrás. También puede especificar explícitamente el estado del stencil de dos caras definiendo CompFront, PassFront, FailFront, ZFailFront (para geometría frontal) y CompBack, PassBack, FailBack, ZFailBack (para la geometría orientada hacia atrás).

Función de comparación

La función de comparación es una de las siguientes:

Greater Sólo renderiza píxeles cuyo valor de referencia sea mayor al valor en el buffer.
GEqual Sólo renderiza píxeles cuyo valor de referencia sea mayor o igual al valor en el buffer.
Less Sólo renderiza píxeles cuyo valor de referencia sea menor al valor en el buffer.
LEqual Sólo renderiza píxeles cuyo valor de referencia sea menor o igual al valor en el buffer.
Equal Sólo renderiza píxeles cuyo valor de referencia sea igual al valor en el buffer.
NotEqual Sólo renderiza píxeles cuyo valor de referencia difiera al valor en el buffer.
Always Haga que la prueba del stencil (plantilla) siempre pase.
Never Hace que la prueba de stencil (plantilla) siempre falle.

Operación Stencil

Operación Stencil es una de las siguientes:

Keep Mantiene el contenido actual del buffer.
Zero Escribo 0 al buffer.
Replace Escribe el valor de referencia al buffer.
IncrSat Incrementa el valor actual en el buffer. Si el valor es 255 ya, permanece en 255.
DecrSat Reduce el valor actual en el buffer. Si el valor es 0 ya, se mantiene en 0.
Invert Niega todos los bits.
IncrWrap Incrementa el valor actual en el buffer. Si el valor es 255, se convierte en 0.
DecrWrap Reduce el valor actual en el buffer. Si el valor es 0, se convierte en 255.

Deferred rendering path

La funcionalidad del stencil para objetos procesados en el deferred rendering path es algo limitada, ya que durante el pass base y el pass de iluminación, el buffer del stencil se utiliza para otros fines. Durante esas dos etapas, el estado del stencil definido en el shader será ignorado y solo se tendrá en cuenta durante el pass final. Debido a esto no es posible enmascarar estos objetos basados en una prueba de stencil, pero todavía pueden modificar el contenido del buffer, para ser utilizados por los objetos que se muestran más adelante en el frame. Los objetos renderizados en forward rendering path siguiendo el deferred path (por ejemplo, objetos transparentes u objetos sin un surface shader) establecerán su estado del stencil (plantilla) normalmente de nuevo.

El deferred rendering path utiliza los tres bits más altos del buffer del stencil, además de hasta cuatro bits más altos, dependiendo de cuántas mask layers de luz se utilizan en la escena. Es posible operar dentro del rango de los bits “limpios” usando las máscaras de lectura y escritura del stencil, o puede forzar a la cámara a limpiar el buffer del stencil después del paso de iluminación usando Camera.clearStencilAfterLightingPass.

Ejemplo

El siguiente shader ejemplo escribirá el valor ‘2’ dónde la prueba de profundidad pase. La prueba stencil está configurada a que siempre pase. Esta reducirá el valor actual si la prueba de profundidad falla. Ya que decrWrap está utilizado, cuando el valor caiga bajo cero esta se ajustará a 255.

Shader "Red" {
    SubShader {
        Tags { "RenderType"="Opaque" "Queue"="Geometry"}
        Pass {
            Stencil {
                Ref 2
                Comp always
                Pass replace
            }
        
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            struct appdata {
                float4 vertex : POSITION;
            };
            struct v2f {
                float4 pos : SV_POSITION;
            };
            v2f vert(appdata v) {
                v2f o;
                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                return o;
            }
            half4 frag(v2f i) : SV_Target {
                return half4(1,0,0,1);
            }
            ENDCG
        }
    } 
}

El segundo shader pasará sólo para los píxeles que pasó el primer shader (rojo), porque está comprobando la igualdad con el valor ‘2’. También disminuirá el valor en el buffer dondequiera que falle la prueba de Z.

Shader "Green" {
    SubShader {
        Tags { "RenderType"="Opaque" "Queue"="Geometry+1"}
        Pass {
            Stencil {
                Ref 2
                Comp equal
                Pass keep 
                ZFail decrWrap
            }
        
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            struct appdata {
                float4 vertex : POSITION;
            };
            struct v2f {
                float4 pos : SV_POSITION;
            };
            v2f vert(appdata v) {
                v2f o;
                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                return o;
            }
            half4 frag(v2f i) : SV_Target {
                return half4(0,1,0,1);
            }
            ENDCG
        }
    } 
}

El tercer shader sólo pasará cuando el valor del stencil sea “1”, lo que significa sólo los píxeles en la intersección de las dos esferas rojas y verdes - es decir, donde el stencil se configure en “2” por el shader rojo y se decrementa a “1” Por el shader verde.

Shader "Blue" {
    SubShader {
        Tags { "RenderType"="Opaque" "Queue"="Geometry+2"}
        Pass {
            Stencil {
                Ref 1
                Comp equal
            }
        
            CGPROGRAM
            #include "UnityCG.cginc"
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            struct appdata {
                float4 vertex : POSITION;
            };
            struct v2f {
                float4 pos : SV_POSITION;
            };
            v2f vert(appdata v) {
                v2f o;
                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                return o;
            }
            half4 frag(v2f i) : SV_Target {
                return half4(0,0,1,1);
            }
            ENDCG
        }
    }
}

El resultado:

Otro ejemplo de un efecto más dirigido. La esfera se procesa primero con este shader para marcar las regiones apropiadas en el buffer del stencil:

Shader "HolePrepare" {
    SubShader {
        Tags { "RenderType"="Opaque" "Queue"="Geometry+1"}
        ColorMask 0
        ZWrite off
        Stencil {
            Ref 1
            Comp always
            Pass replace
        }

        CGINCLUDE
            struct appdata {
                float4 vertex : POSITION;
            };
            struct v2f {
                float4 pos : SV_POSITION;
            };
            v2f vert(appdata v) {
                v2f o;
                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                return o;
            }
            half4 frag(v2f i) : SV_Target {
                return half4(1,1,0,1);
            }
        ENDCG

        Pass {
            Cull Front
            ZTest Less
        
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            ENDCG
        }
        Pass {
            Cull Back
            ZTest Greater
        
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            ENDCG
        }
    } 
}

Y luego se vuelve a presentar como un standard surface shader, con la excepción de la eliminación de la cara frontal, la prueba de profundidad inhabilitada y la prueba del stencil que descartan los píxeles previamente marcados:

Shader "Hole" {
    Properties {
        _Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,0)
    }
    SubShader {
        Tags { "RenderType"="Opaque" "Queue"="Geometry+2"}

        ColorMask RGB
        Cull Front
        ZTest Always
        Stencil {
            Ref 1
            Comp notequal 
        }

        CGPROGRAM
        #pragma surface surf Lambert
        float4 _Color;
        struct Input {
            float4 color : COLOR;
        };
        void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
            o.Albedo = _Color.rgb;
            o.Normal = half3(0,0,-1);
            o.Alpha = 1;
        }
        ENDCG
    } 
}

El resultado:

ShaderLab: Pass Tags
ShaderLab: Name