为什么需要深度缓冲区？

当绘制一个四边形的时候，由于我们绘制的时候是一个三角形一个三角形的绘制的，因此会导致一个像素后面的片元覆盖掉前面物体的显示。从而导致显示混乱，这个时候我们就要加入一个值来判断这个这个片元是否是在前面，根据这个来断定是否需要覆盖颜色缓冲区存储的值，这个存储这个判定顺序位置值的地方就是深度缓冲区。
并且当我们绘制存在遮挡关系的前后物体时，当物体都是不透明时，前面的物体一定会遮挡后面物体的显示，其实后面物体就不需要经过昂贵的片段着色器进行着色计算，我们可以在片段着色器着色以前就把后面的片元丢弃掉，从而提高效率和性能。

什么是深度测试？

当开启深度测试，OpenGL会读取当前片段存储的深度值，与当前片段的深度缓冲区的深度值进行比较。比较是按照我们设置的运算操作符，如果测试通过，则会把片元数据传入下一个阶段，如果测试不通过，丢弃该片元，不再传入下一个阶段。

OpenGL开启深度测试的方法

glEnable(GL_DEPTH_TEST);

一旦启用深度测试，如果片段通过深度测试，OpenGL自动在深度缓冲区存储片段的 z 值，如果深度测试失败，那么相应地丢弃该片段。如果我们深度测试通过，但是也不想写入深度缓冲区新的值，我们也可以通过指令关闭深度写入。
OpenGL允许我们通过将其深度掩码设置为GL_FALSE禁用深度缓冲区写入

glDepthMask(GL_FALSE);

一旦启用深度测试，在每个渲染之前还应使用GL_DEPTH_BUFFER_BIT清除深度缓冲区，否则深度缓冲区将保留上一次进行深度测试时所写的深度值。

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

我们可以通过调用glDepthFunc来设置比较运算符 (或叫做深度函数(depth function)):

glDepthFunc(GL_LESS);

该函数接受在下表中列出的几个比较运算符:

默认情况下使用GL_LESS

当我们没有开启深度测试时，显示如下图，存在后面像素覆盖掉了前面像素，因此显示非常奇怪。

当我们开启深度测试，使用默认GL_LESS运算符，显示如下图，由于深度关系，后面的片元就不会覆盖掉前面的片元的颜色信息，后面的片元由于深度值大于前面的值，会被丢弃掉。

深度测试的顺序
当片段着色器计算完以后，需要经历各种测试。
裁剪测试（Scissor Test），透明度测试（Alpha Test），模板测试（Stencil Test），深度测试（Depth Test）

深度值精度

深度缓冲区包换的深度值范围为0.0f到1.0f。视图空间的z值可以是近平面和远平面之间的任何值，我们要将这个Z转换到范围0.0f到1.0f下，简单的转换就是线性转换。

然而，在实践中是几乎从来不使用这样的线性深度缓冲区。非线性深度方程是和1/z成正比的 ,即离近平面越近，精度越高。
.

对应非线性曲线如下图

只要记住深度缓冲区的值不是线性的屏幕空间。
将深度可视化
片段渲染器的内置gl_FragCoord向量的 z 值包含那个片段的深度值，因此可视化就是把这个z值作为颜色显示值显示出来。

void main()
{color = vec4(vec3(gl_FragCoord.z), 1.0f);
} 

当我的近平面设置为0.1f,远平面设置为100的时候，我的物体z值为-2时，显示基本就是白色了。即1

但我设置为-0.15f时接近于黑色，但是不是全黑，如下图。

如果要把非线性转换为线性则
先将[0,1]的深度值空间转换到NDC[-1,1],把我们所得到的 z 值应用逆转换来检索的线性深度值:

#version 330 coreout vec4 color;float LinearizeDepth(float depth)
{float near = 0.1;float far = 100.0;float z = depth * 2.0 - 1.0; // Back to NDCreturn (2.0 * near) / (far + near - z * (far - near));
}void main()
{float depth = LinearizeDepth(gl_FragCoord.z);color = vec4(vec3(depth), 1.0f);
}

EarlyZ技术

现在大多数 GPU 都支持一种称为提前深度测试(Early depth testing)的硬件功能，允许深度测试在片段着色器之前操作，这样就可以筛选掉那批原本会被深度测试丢弃的片段，从而减少片元着色器的着色阶段，提高效率。

但Earlyz在有些情况下会失效
1、开起透明度测试或在片段着色器中手动discard片段
因传统的管线，透明度测试应该在深度测试之前，这样我们提前深度测试就会发生问题，我们无法预知片段是否能够通过透明度测试，因此无法判断提前深度测试的时候，深度信息是否应该写入。
比如一个物体A,透明度为0.3,深度为0.1，另一个物体B,透明度为0.7，深度为0.6

开启EarlyZ，使用默认的Less,不开启透明度测试
EarlyZ阶段就会丢弃掉B的片元,只显示出A
关闭EarlyZ，开启透明度测试，小于0.4则丢弃
则透明度测试阶段会丢弃A,只显示出B.
若透明度测试和EarlyZ都开启
则由于在Early会丢弃掉B,A的深度信息写入深度缓冲，而透明度测试又会丢弃掉A，因此什么都不显示
这样按道理肯定是不对。

我们想要的肯定是显示出B,这就是当开启了透明度测试，我们无法预测通过EarlyZ深度测试的物体是否应该深度写入。因为他可能在透明度测试或者片段着色器阶段就被手动丢弃。
2、手动修改深度值，也是因为无法提前预知修改的深度值
3、开启透明度混和，因为透明度混和会关闭深度写入

深度冲突

两个平面或三角相互平行且靠的很近，深度缓冲区不具有足够的精度去分辨哪一个靠前，就会出现两个物体不断切换顺序的情况，这个就是深度冲突。
深度冲突无法完全避免，只能预防和减轻。

减轻深度冲突的方法
1、让物体之间不要离得太近，以至于他们的三角形重叠。
2、修改近平面，让物体离近平面近一点，获得更高的深度精度。
3、放弃一些性能来得到更高的深度值的精度。大多数的深度缓冲区都是24位。但现在显卡支持32位深度值，这让深度缓冲区的精度提高了一大节