OpenGL3.0教程 第十课:透明


OpenGL3.0教程

原文链接:http://www.opengl-tutorial.org/beginners-tutorials/tutorial-8-basic-shading/

原译文链接: https://github.com/cybercser/OpenGL_3_3_Tutorial_Translation/blob/master/Tutorial%2010%20Transparency%20opengl-tutorial.org.md

alpha通道

alpha通道的概念很简单。之前是写RGB结果,现在改为写RGBA:

    // Ouput data : it's now a vec4
    out vec4 color;

前三个分量仍可以通过混合操作符(swizzle operator).xyz访问,最后一个分量通过.a访问:

    color.a = 0.3;

不太直观,但alpha = 不透明度;因此alpha = 1代表完全不透明,alpha = 0为完全透明。

这里我们简单地将alpha硬编码为0.3;但更常见的做法是用一个uniform变量表示它,或从RGBA纹理中读取(TGA格式支持alpha通道,而GLFW支持TGA)。

结果如下。既然我们能“看透”模型表面,请确保关闭隐面消除(glDisable(GL_CULL_FACE))。否则就发现模型没有了“背”面。
transparencyok-1024x793

顺序很重要!

上一个截图看上去还行,但这仅仅是运气好罢了。

问题所在

这里我画了一红一绿两个alpha值为50%的正方形。从中可以看出顺序的重要性,最终的颜色显著影响了眼睛对深度的感知。

transparencyorder

我们的场景中也出现了同样的现象。试着稍稍改变一下视角:

transparencybad-1024x793

事实证明这个问题十分棘手。游戏中透明的东西不多,对吧?

常见解决方案

常见解决方案即对所有的透明三角形排序。是的,所有的透明三角形。

  • 绘制场景的不透明部分,让深度缓冲区能丢弃被遮挡的透明三角形。
  • 对透明三角形按深度从近到远排序。
  • 绘制透明三角形。

可以用C语言的qsort函数或者C++的std::sort函数来排序。细节就不多说了,因为……

警告

这么做可以解决问题(下一节还会介绍它),但:

  • 填充速率会被限制,即,每个片断会写10、20次,也许更多。这对力不从心的内存总线来说太沉重了。通常,深度缓冲区可以自动丢弃“远”片断;但这时,我们显式地对片断进行排序,故深度缓冲区实际上没发挥作用。
  • 这些操作,每个像素上都会做4遍(我们用了4倍多重采样抗锯齿(MSAA)),除非用了什么高明的优化。
  • 透明三角形排序很耗时
  • 若要逐个三角形地切换纹理,或者更糟糕地,要切换着色器——性能会大打折扣。别这么干。

一个足够好的解决方案是:

  • 限制透明多边形的数量
  • 对所有透明多边形使用同一个着色器和纹理
  • 若这些透明多边形必须看起来很不同,请用纹理区分!
  • 若不排序,效果也还行,那最好别排序。

顺序无关透明

如果你的引擎确实需要顶尖的透明效果,这有一些技术值得研究一番:

注意,即便是《小小大星球》(Little Big Planet)这种最新的端游,也只用了一层透明。

混合函数

要让之前的代码运行,得设置好混合函数。In order for the previous code to work, you need to setup your blend function.

    // Enable blending
    glEnable(GL_BLEND);
    glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

这意味着

New color in framebuffer = 
           current alpha in framebuffer * current color in framebuffer + 
           (1 - current alpha in framebuffer) * shader's output color

前文所述红色方块居上的例子中:

new color = 0.5*(0,1,0) + (1-0.5)*(1,0.5,0.5); // (the red was already blended with the white background)
new color = (1, 0.75, 0.25) = the same orange

标签: none

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