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OpenGL学习笔记（二十三）—— Blending

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概述

混合(Blending)：通常是 OpenGL 实现物体透明度（通过颜色的 aplha 值，即颜色向量的第四个分量来决定的。）的一种技术。

透明(Transparency)：指的是一个物体（或者其中的一部分）不是纯色(Solid Color)的，其颜色是物体本身的颜色和它背后其它物体的颜色的不同强度结合。

图片来源于：learnopengl.com

丢弃片段

有些图片纹理并不需要半透明，只需要根据纹理颜色值，显示一部分（完全不透明，alpha 值为 1.0），或者不显示一部分（完全透明，alpha 值为 0.0），没有中间情况；对这样的图片纹理将要 丢弃(Discard) 纹理中透明部分的片段，不将这些片段存储到颜色缓冲中。如图：

图片来源于：learnopengl.com

使用 GLSL 的 discard 命令，保证片段不会被进一步处理，即不会进入颜色缓冲。所以在片段着色器中检测一个片段的 alpha 值是否低于某个阈值，如果是的话，则丢弃这个片段。

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#version 330 core

in vec2 TexCoords;

out vec4 FragColor;

uniform sampler2D texture1;

void main()
{             
    vec4 texColor = texture(texture1, TexCoords);
    if(texColor.a < 0.1)
    {
        discard;
    }
    FragColor = texColor;
}

注意：丢弃片段的方式，不能很好处理半透明的纹理。

混合

片段着色器运行完成后，在所有的测试都通过之后，将会应用以下方程进行 片段颜色值 与 颜色缓冲值 进行 混合：

图片来源于：learnopengl.com

  • C¯source：源颜色向量；这是源自纹理的颜色向量。
  • C¯destination：目标颜色向量；这是当前储存在颜色缓冲中的颜色向量。
  • Fsource：源因子值；指定了 alpha 值对源颜色的影响。
  • Fdestination：目标因子值；指定了 alpha 值对目标颜色的影响。

源颜色和目标颜色将会由 OpenGL 自动设定，但源因子和目标因子的值可以由开发者来决定。

混合因子设置

  1. 混合因子的设置有一个专门的函数：**glBlendFunc(GLenum sfactor, GLenum dfactor)**；

    • sfactor：设置源颜色因子值；

    • dfactor：设置目标颜色因子值；

      其中常用的选项如下：

选项 值
GL_ZERO 因子等于 0
GL_ONE 因子等于 1
GL_SRC_COLOR 因子等于源颜色向量 C¯source
GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR 因子等于 1 − C¯source
GL_DST_COLOR 因子等于目标颜色向量 C¯destination
GL_ONE_MINUS_DST_COLOR 因子等于 1 − C¯destination
GL_SRC_ALPHA 因子等于 C¯source 的 alpha 分量
GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA 因子等于 1 − C¯source 的 alpha 分量
GL_DST_ALPHA 因子等于 C¯destination 的 alpha 分量
GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA 因子等于 1 − C¯destination 的 alpha 分量
GL_CONSTANT_COLOR 因子等于常数颜色向量 C¯constant
GL_ONE_MINUS_CONSTANT_COLOR 因子等于 1 − C¯constant
GL_CONSTANT_ALPHA 因子等于 C¯constant 的 alpha 分量
GL_ONE_MINUS_CONSTANT_ALPHA 因子等于 1 − C¯constant 的 alpha 分量

注意：以上选项中常数颜色向量 C¯constant 可以通过 glBlendColor 函数来另外设置。

  1. 也可以使用 glBlendFuncSeparate(GLenum sfactorRGB, GLenum dfactorRGB, GLenum sfactorAlpha, GLenum dfactorAlpha); 为 RGB 和 alpha 通道分别设置不同的选项：

    • sfactorRGB：源颜色·RGB 值；
    • dfactorRGB：目标颜色·RGB 值；
    • sfactorAlpha：源颜色·alpha 值；
    • dfactorAlpha：目标颜色·alpha 值；

  2. 通过使用**glBlendEquation(GLenum mode);**来改变方程中源和目标部分的 运算符，其 mode 提供了三个选项：

选项 值
GL_FUNC_ADD 将两个分量相加：C¯result = Src + Dst (默认选项)
GL_FUNC_SUBTRACT 将两个分量相减： C¯result = Src − Dst
GL_FUNC_REVERSE_SUBTRACT 将两个分量相减，但顺序相反：C¯result = Dst − Src

渲染半透明纹理

通过混合渲染半透明的的纹理时，容易出现一个问题，就是前面的半透明的物体（如窗户）会挡住后面的半透明物体，达不到理想的效果；因为当写入深度缓冲时，深度缓冲不会检查片段是否是透明的，所以透明的部分会和其它值一样写入到深度缓冲中；因此可以通过先绘制远处的半透明物体，再绘制近的半透明的物体来避免这个问题。

混合顺序

通常比较理想的混合，是最先绘制 最远 的物体，最后绘制 最近的物体。

当绘制一个有不透明和透明物体的场景的时候，大体的原则如下：

  1. 先绘制所有不透明的物体。
  2. 对所有透明的物体排序。
  3. 按顺序(由远到近)绘制所有透明的物体。

排序透明物体的一种方法是，从观察者视角获取物体的距离。

效果

Blending

Demo

参考

教程来源：https://learnopengl.com/。