Cos'è un buffer di stencil?

Nella programmazione di computer grafica, un buffer di stencil è un'area di memoria che può essere disegnata e utilizzata in relazione ad altri buffer grafici per ottenere effetti diversi o per mascherare le aree di una scena in modo che non vengano elaborate o rese.Un buffer di stencil è un buffer per pixel simile a un'immagine in bianco e nero, in cui ogni posizione nel buffer può contenere un valore che è più spesso lungo 1 byte al massimo ma può essere piccolo come 1 bit.Il buffer originariamente era progettato per agire come una maschera vera o falsa, proprio come uno stencil del mondo reale, quindi le aree di una scena potevano essere oscurate o ignorate impostando i valori delle diverse regioni del buffer dello stencil su un valore diverso da zero.Esistono numerosi usi per il buffer oltre il semplice mascheramento, incluso il disegno di un volume d'ombra, l'implementazione di aloni attorno agli oggetti o la localizzazione delle aree in cui gli oggetti si sovrappongono.In molti casi, il buffer viene mantenuto nella memoria grafica su una scheda grafica in modo da poter accedere rapidamente durante il rendering.

Il concetto di un buffer di stencil originariamente era un modo per creare una maschera bidimensionale (2D) che potrebbe essereApplicato a una scena tridimensionale (3D) mentre i vertici si spostavano attraverso la pipeline grafica.Se la posizione del vertice 3D, una volta rasterizzato, correlata a un'area del buffer di stencil che non era impostata su zero, allora quel vertice poteva essere ignorato e il resto della sua elaborazione della pipeline ha saltato.Ciò ha permesso ai programmatori un modo per rendere solo piccole parti di una scena o per rendere un'immagine in un punto di vista di forma irregolare, come un riflesso in un piccolo specchio all'interno di una scena più grande, in cui la forma dello specchio è disegnata come uno stencil intampone, e quindi il riflesso viene disegnato attraverso quella forma.

Le preoccupazioni della memoria hanno portato alla forma originale di un buffer di stencil essendo una griglia di valori a bit singolo in cui ogni pixel nel buffer potrebbe essere solo vero o falso.Man mano che le schede grafiche si sviluppavano, la maggior parte dei buffer divenne in grado di contenere un valore completo di byte in ogni posizione dei pixel, consentendo ai programmatori di disporre di valori più complessi in una posizione.Ciò può consentire l'utilizzo del buffer per rilevare le aree in cui gli oggetti si sovrappongono, che possono essere eseguiti aumentando il valore del buffer in una posizione se un oggetto occupa quel pixel sullo schermo quando rasterosi.Dopo questa operazione, il valore di ciascuna posizione pixel nel buffer equivarrà al numero di oggetti che attraversano quel pixel su uno schermo.

Uno degli usi più popolari per un buffer di stencil è la creazione di ombre di volume.Questo può essere fatto rendendo prima una scena con illuminazione molto fioca, quindi tutto sembra essere ombreggiato.Successivamente, vengono effettuati calcoli per determinare la posizione di tutte le superfici poligoniche nella scena illuminata da una fonte di luce e queste forme vengono trasferite al tampone dello stencil.La scena viene nuovamente resa come se ogni oggetto fosse completamente illuminato e si fonde attraverso le forme dello stencil sulla scena ombreggiata, creando efficacemente un'immagine che sembra contenere oggetti con ombre.