Che 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 di grafica per ottenere effetti diversi o per mascherare 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 spesso più lungo 1 byte al massimo ma può essere piccolo quanto 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 di diverse regioni del buffer dello stencil su un valore diverso da zero. Esistono numerosi usi per il buffer oltre al semplice mascheramento, tra cui il disegno di un volume d'ombra, l'implementazione di aloni attorno agli oggetti o l'individuazione di aree in cui gli oggetti si sovrappongono. In molti casi, il buffer viene mantenuto nella memoria grafica su una scheda grafica in modo che sia possibile accedervi rapidamente durante il rendering.
Il concetto di buffer di stencil originariamente era un modo per creare una maschera bidimensionale (2D) che poteva essere applicata a una scena tridimensionale (3D) mentre i vertici si muovevano attraverso la pipeline grafica. Se la posizione del vertice 3D, una volta rasterizzata, si riferiva a un'area del buffer dello stencil che non era impostata su zero, quel vertice poteva essere ignorato e il resto della sua elaborazione della pipeline sarebbe saltato. Ciò ha permesso ai programmatori un modo per rendere solo piccole parti di una scena o rendere un'immagine in una finestra 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 nel buffer, e quindi il riflesso viene disegnato attraverso quella forma.
Le preoccupazioni relative alla memoria hanno portato alla forma originale di un buffer di stencil come una griglia di valori a bit singolo in cui ogni pixel nel buffer poteva essere solo vero o falso. Con lo sviluppo delle schede grafiche, la maggior parte dei buffer è riuscita a contenere un valore di byte completo in ogni posizione dei pixel, consentendo ai programmatori di avere valori più complessi in una posizione. Ciò può consentire al buffer di essere utilizzato per rilevare aree in cui gli oggetti si sovrappongono, cosa che può essere fatta incrementando il valore del buffer in una posizione se un oggetto occupa quel pixel sullo schermo quando viene rasterizzato. Dopo questa operazione, il valore di ogni posizione di pixel nel buffer sarà uguale 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 prima eseguendo il rendering di una scena con un'illuminazione molto fioca, quindi tutto sembra essere ombreggiato. Successivamente, vengono eseguiti i calcoli per determinare la posizione di tutte le superfici poligonali nella scena che sono illuminate da una sorgente luminosa e queste forme vengono trasferite nel buffer dello stencil. La scena viene nuovamente renderizzata come se ogni oggetto fosse completamente illuminato e si fondesse attraverso le forme dello stencil sulla scena in ombra, creando effettivamente un'immagine che sembra contenere oggetti con ombre.