混合簡介
混合在OpenGL的多圖層疊加和緩沖區(qū)顏色計(jì)算中必不可少。開發(fā)人員可以通過OpenGL自帶的混合接口進(jìn)行混合萌业，也可以在著色器中自定義相關(guān)混合算法進(jìn)行融合。本文將詳細(xì)講解OpenGL自帶的混合算法的計(jì)算方法奸柬，幫助需要進(jìn)行顏色混合處理操作的開發(fā)人員快速了解混合算法中的各項(xiàng)含義和計(jì)算方法生年，并簡要講解兩種混合方式的實(shí)現(xiàn)。
基本概念
- 輸入片段的顏色和Alpha通常稱為源顏色分量和源Alpha廓奕，目標(biāo)像素的顏色和Alpha則稱為目標(biāo)顏色分量和目標(biāo)Alpha抱婉。在混合過程中档叔，是將新渲染的顏色-輸入片段-src(源)與現(xiàn)有的顏色-目標(biāo)像素-dst(目標(biāo))進(jìn)行混合，通過計(jì)算將最終的混合結(jié)果呈現(xiàn)在屏幕上蒸绩。通俗點(diǎn)介紹即源是指新渲染需要混合的顏色衙四，目標(biāo)是指緩沖區(qū)中現(xiàn)有的、將要被混合的顏色患亿。
- 混合方程式為C_final = f_source * C_source op f_destination * C_destination传蹈。
- f_source是輸入片段（源）的混合因子；
- C_source是輸入片段（源）的顏色步藕；
- f_destination是目標(biāo)像素（目標(biāo)）的混合因子惦界；
- C_destination是目標(biāo)像素（目標(biāo)）的顏色；
- op是混合運(yùn)算符咙冗，可以是GL_FUNC_ADD（前后兩項(xiàng)相加）沾歪，GL_FUNC_SUBTRACT（前后兩項(xiàng)相減），GL_FUNC_REVERSE_SUBTRACT（前后兩項(xiàng)相減乞娄，但順序相反）瞬逊。
混合使用
快速使用混合只需要以下四步：
- 啟用混合模式
glEnable(GL_BLEND)； - 設(shè)置混合函數(shù)
glBlendFunc(GLenum sfactor,GLenum dfactor)仪或； - 指定混合運(yùn)算符
glBlendEquation(GLenum mode)确镊； - 關(guān)閉混合模式
glDisable(GL_BLEND)（在無需使用混合的結(jié)尾調(diào)用）；
再深入使用
- 設(shè)置混合函數(shù)還可以調(diào)用
glBlendFuncSeparate(GLenum srcRGB, GLenum dstRGB, GLenum srcAlpha, GLenum dstAlpha)分別對(duì)輸入片段和目標(biāo)片段設(shè)置RGB分量和Alpha值的混合因子范删； - 指定混合運(yùn)算符還可以通過調(diào)用
glBlendEquationSeparate(GLenum modeRGB, GLenum modeAlpha)分別指明RGB和Alpha的混合運(yùn)算符蕾域； - 如果混合函數(shù)選擇了包含常量，如
GL_CONSTANT_COLOR到旦，則在設(shè)置混合參數(shù)的時(shí)候還需要通過glBlendColor(GLfloat red, GLfloat green, GLfloat blue, GLfloat alpha)設(shè)置常量顏色作為混合因子進(jìn)行計(jì)算旨巷。
混合算法
OpengGL提供了15中混合函數(shù)供開發(fā)者快速使用，包括（混合系數(shù)枚舉值添忘、混合因子采呐、注釋）：
-
GL_ZERO(0,0,0,0) 混合因子都為0； -
GL_ONE(1,1,1,1) 混合因子都為1搁骑； -
GL_SRC_COLOR(Rs,Gs,Bs,As) 混合因子為源顏色分量斧吐； -
GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR(1-Rs,1-Gs,1-Bs,1-As) 混合因子為1-C_source; -
GL_SRC_ALPHA(As,As,As,As) 混合因子為源Alpha值； -
GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA(1-As,1-As,1-As,1-As) 混合因子為1-f_source; -
GL_DST_COLOR(Rd,Gd,Bd,Ad) 混合因子為目標(biāo)顏色分量仲器； -
GL_ONE_MINUS_DST_COLOR(1-Rd,1-Gd,1-Bd,1-Ad) 混合因子為1-C_destination; -
GL_DST_ALPHA(Ad,Ad,Ad,Ad) 混合因子為目標(biāo)Alpha值煤率； -
GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA(1-Ad,1-Ad,1-Ad,1-Ad) 混合因子為1-f_destination; -
GL_CONSTANT_COLOR(Rc,Gc,Bc,Ac) 混合因子為常量顏色； -
GL_ONE_MINUS_CONSTANT_COLOR(1-Rc,1-Gc,1-Bc,1-Ac) 混合因子為1-常量顏色乏冀； -
GL_CONSTANT_ALPHA(Rc,Gc,Bc,Ac) 混合因子為常量Alpha; -
GL_ONE_MINUS_CONSTANT_ALPHA(1-Rc,1-Gc,1-Bc,1-Ac) 混合因子為1-常量Alpha; -
GL_SRC_ALPHA_SATURATE(min(As,1-Ad)) 混合因子為源Alpha和（1-目標(biāo)Alpha）的最小值蝶糯；
其中R指的是紅色通道、G指的是綠色通道辆沦、B指的是藍(lán)色通道昼捍、A指的是Alpha识虚、s指的是源（輸入片段），d指的是目標(biāo)（目標(biāo)像素）端三，c指的是自定義的常量舷礼。
以GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA為例，1-Ad指的是1-目標(biāo)Alpha郊闯。
舉例計(jì)算
例子1妻献，使用glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR)
在實(shí)際運(yùn)用場景中開啟混合模式。先在圖層上上繪制一個(gè)顏色W(0.3,0.4,0.7,0.5)团赁，緊接著再繪制一個(gè)顏色X(0.8,0.2,0.3,0.1）育拨。如果采用的混合函數(shù)為glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA,GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR)，運(yùn)算符為glBlendEquation(GL_FUNC_ADD)欢摄，其混合結(jié)果計(jì)算如下：
- 源混合函數(shù)采用
GL_SRC_ALPHA熬丧，其混合因子是源Alpha(As,As,As,As）。計(jì)算方式為將源顏色分別乘上As=0.5怀挠，所以混合方程式的第一段f_source * C_source = (As,As,As,As) * W(0.3,0.4,0.7,0.5)=(0.5,0.5,0.5,0.5) * W(0.3,0.4,0.7,0.5) = (0.15,0.2,0.35,0.25); - 目標(biāo)混合函數(shù)采用
GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR析蝴，其混合因子是1-C_source。計(jì)算方式為將目標(biāo)顏色分別乘（1-源顏色）绿淋，所以混合方程式的第二段f_destination * C_destination = (1-Rs,1-Gs,1-Bs,1-As) * X(0.8,0.2,0.3,0.1) = (1-0.8,1-0.2,1-0.3,1-0.1) * X(0.8,0.2,0.3,0.1)=(0.2,0.8,0.7,0.9) * X(0.8,0.2,0.3,0.1) = (0.16,0.16,0.21,0.09); - 根據(jù)混合方程式即上述兩部分相加闷畸，即源(0.15,0.2,0.35,0.25) + 目標(biāo)(0.16,0.16,0.21,0.09) = C_final(0.31,0.36,0.56,0.34)，因此混合結(jié)果輸出為該點(diǎn)最終顯示 C_final(0.31,0.36,0.56,0.34)吞滞。
例子2佑菩，使用glBlendFuncSeparate(GL_ONE,GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA, GL_ONE, GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA)
條件和例子1中一樣，除了混合函數(shù)采用glBlendFuncSeparate(GL_ONE,GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA, GL_ONE, GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA)裁赠，通過分解可知
- 源顏色混合函數(shù)采用
GL_ONE殿漠，其混合因子是（1,1,1,1）。計(jì)算方式為將源顏色分別乘1佩捞，所以混合方程式第一段f_source * C_source 中的RGB通道計(jì)算為 (1,1,1) * W(0.3,0.4,0.7) = (0.3,0.4,0.7); - 源Alpha混合函數(shù)采用
GL_ONE绞幌，其混合因子是（1,1,1,1）。計(jì)算方式為將源Alpha乘1一忱，所以混合方程式第一段f_source * C_source 中的Alpha通道計(jì)算為(1) * (0.5) =(0.5)莲蜘，所以方程式第一段結(jié)果為(0.3,0.4,0.7,0.5); - 目標(biāo)顏色混合函數(shù)采用
GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA，其混合因子是(1-As,1-As,1-As,1-As),所以混合方程式第二段f_destination * C_destination中的RGB通道計(jì)算為 (1-0.5,1-0.5,1-0.5) * X(0.8,0.2,0.3) = (0.5,0.5,0.5) * X(0.8,0.2,0.3) = (0.4,0.1,0.15); - 目標(biāo)Alpha混合函數(shù)采用
GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA掀潮，其混合因子是(1-Ad,1-Ad,1-Ad,1-Ad)，所以混合方程式第二段f_destination * C_destination中的Alpha通道計(jì)算為(1-0.1) * *X(0.1) *= (0.9) * (0.1) = (0.09)琼富，所以方程式第二段結(jié)果為 (0.4,0.1,0.15,0.09); - 根據(jù)混合方程式即上述兩部分相加仪吧，即源(0.3,0.4,0.7,0.5) + 目標(biāo)(0.4,0.1,0.15,0.09) = C_final(0.7,0.5,0.85,0.59)，因此混合結(jié)果輸出為該點(diǎn)最終顯示C_final(0.7,0.5,0.85,0.59)鞠眉。
著色器中混合
由于OpenGL自帶的混合算法接口存在一定局限性薯鼠，除了上述介紹的內(nèi)容就無法自定義擴(kuò)展择诈，因此開發(fā)人員也可以在著色器中完成混合。但這樣的做法不僅需要當(dāng)前幀的顏色緩沖數(shù)據(jù)作為著色器輸入出皇，還需要前一幀的顏色緩沖數(shù)據(jù)羞芍，從而自定義算法完成混合。因此其在時(shí)間和空間上存在一定劣勢郊艘，但換來的是高自由度荷科、可自定義的混合算法。后續(xù)的文章中將以例子的形式介紹在著色器中使用混合纱注。
