OpenGL超級寶典筆記——混合

混合

在正常狀況下，OpenGL渲染時會把顏色值輸入到顏色緩衝區中，深度值輸入到深度緩衝區中。若是咱們關閉深度測試，那麼新的顏色值會簡單地覆蓋已經存在於顏色緩衝區中的值。當開啓深度測試時，顏色段只有在經過深度測試時，纔會覆蓋已經存在於顏色緩衝區中的值。在這兩種狀況下，在渲染時顏色值要麼徹底被廢棄，要麼就直接覆蓋舊的顏色值。如今介紹一種新的方式，混合。

glEnable(GL_BLEND);

當開啓混合時，輸入的顏色值將會和已經存在於顏色緩衝區中的顏色進行組合。至於如何進行組合，取決於你爲混合設置的參數。

組合顏色

首先須要瞭解兩個概念：

• 目標顏色：已經存在於顏色緩衝區中的顏色值。這個顏色包含紅、綠、藍三種成分，和可選的alpha值。
• 源顏色：來自於渲染命令的顏色。包含紅、綠、藍和可選的alpha值成分。

當開啓OpenGL的混合時，源顏色是如何與目標顏色進行結合的，取決於你設置的混合方程式。默認狀況下的，混合方程以下：

C_i = (C_s * S) + (C_d * D)

在這裏，C_i是最終被計算出來的顏色，C_s是源顏色，C_d是目標顏色。而S和D分別是源混合因子和目標混合因子。這些混合因子經過：glBlendFunc(GLenum S, GLenum D);設置。S和D是枚舉值，其枚舉列表以下：（R、G、B、A分別表明紅色成分，綠色成分，藍色成分，Alpha成分）

Function	RGB Blend Factors	Alpha Blend Factor
GL_ZERO	(0,0,0)	0
GL_ONE	(1,1,1)	1
GL_SRC_COLOR	(Rs ,Gs ,Bs)	As
GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR	(1,1,1)-(Rs,Gs ,Bs)	1-As
GL_DST_COLOR	(Rd,Gd ,Bd)	Ad
GL_ONE_MINUS_DST_COLOR	(1,1,1)-(Rd,Gd ,Bd)	1-Ad
GL_SRC_ALPHA	(As ,As,As )	As
GL_ONE_DST_ALPHA	(Ad ,Ad,Ad )	Ad
GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA	(1,1,1)-(Ad ,Ad,Ad )	1-Ad
GL_CONSTANT_COLOR	(Rc,Gc,Bc)	Ac
GL_ONE_MINUS_CONST_COLOR	(1,1,1)-(Rc,Gc,Bc)	1-Ac
GL_CONST_ALPHA	(Ac,Ac,Ac)	Ac
GL_ONE_MINUS_CONSTANT_ALPHA	(1,1,1)-(Ac,Ac,Ac)	1-Ac
GL_SRC_ALPHA_SATURATE	(f,f,f)*	1

* f = min(A _s , 1 – A _d)

PS：上面表格的顏色值都是用浮點數來表示的。舉例說明：

glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

經過上面的調用來告訴OpenGL咱們使用的混合因子。假設如今渲染命令傳進來的源RGBA顏色值是(1.0f,0.0f,1.0f,1.0f).而在顏色緩衝區相同的位置已經有目標顏色RGBA值是(0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f).

代入公式：C_i = (C_s * S) + (C_d * D)

C_s=(1.0f,0.0f,1.0f,0.6f), GL_SRC_ALPHA參數說明源混合因子取源顏色的alpha值，因此 S = 0.6f。C_d=(0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f). GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA說明了目標混合因子取1-A_s，D = 1-0.6 = 0.4f;

因此代入計算得(C_s * S) = (0.6f, 0.0f, 0.6f, 0.36f) , (C_d * D) = (0.0f, 0.4f, 0.0f, 0.4f)

C_i = (C_s * S) + (C_d * D) = (0.6f, 0.4f, 0.6f, 0.76f)

獲得的顏色是近似於洋紫色。

上面表格的GL_CONSTANT_COLOR, GL_ONE_MINUS_CONSTANT_COLOR,GL_CONSTANT_ALPHA和GL_ONE_MINUS_CONSTANT_ALPHA的值在默認狀況下是(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f)但咱們能夠經過下面的函數修改：

void glBlendColor(GLclampf red, GLclampf green, GLclampf blue, GLclampf alpha);

顏色混合常常用於在不透明的前面畫一個透明的物體。這樣咱們就能夠先畫好背景，而後再在上面畫一個半透明的物體。能夠製造一種，透過彩色玻璃看外面的風景的效果。下面的例子：（物體在光滑的彩色地面上的倒影）。

#include "gltools.h"
#include "math3d.h"

//光源位置

GLfloat lightPos[4] = { -100.0f, 100.0f, 50.0f, 1.0f };
GLfloat lightPosMirror[4] = {-100.0f, -100.0f, 50.0f, 1.0f};

GLfloat fNoLight[] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f };
GLfloat fLowLight[] = { 0.25f, 0.25f, 0.25f, 1.0f };
GLfloat fBrightLight[] = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };

void DrawGround()
{
  //畫地面

  GLfloat fExtent = 20.0f;
  GLfloat fStep = 0.5f;
  GLfloat y = 0.0f;
  GLfloat fColor;
  GLfloat iStrip, iRun;
  GLint iBounce = 0;

  glShadeModel(GL_FLAT);
  for(iStrip = -fExtent; iStrip <= fExtent; iStrip += fStep)
  {
    glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);
    for(iRun = fExtent; iRun >= -fExtent; iRun -= fStep)
    {
      if((iBounce %2) == 0)
        fColor = 1.0f;
      else
        fColor = 0.0f;

      glColor4f(fColor, fColor, fColor, 0.5f);
      glVertex3f(iStrip, y, iRun);
      glVertex3f(iStrip + fStep, y, iRun);

      iBounce++;
    }
    glEnd();
  }
  glShadeModel(GL_SMOOTH);
}

void DrawWorld()
{
  glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
  glPushMatrix();

    glTranslatef(0.0f, 0.5f, -3.5f);
    gltDrawTorus(0.25, 0.08, 68, 37);

  glPopMatrix();
}

void RenderScene()
{
  glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
  glEnable(GL_DEPTH_TEST);
  glPushMatrix();
    //設置光源的倒影
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, lightPosMirror);

    glPushMatrix();
      //由於是鏡像，因此要反過來繪製
      glFrontFace(GL_CW);          
      glScalef(1.0f, -1.0f, 1.0f);
      DrawWorld();
      glFrontFace(GL_CCW);
    glPopMatrix();
    //畫地面時，關閉光源, 地面可見並均勻着色。
    glDisable(GL_LIGHTING);
    //打開混合，設置混合因子
    glEnable(GL_BLEND);
    glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
    //畫地面
    DrawGround();
    //關閉混合效果
    glDisable(GL_BLEND);
    glEnable(GL_LIGHTING);

  glPopMatrix();
  //設置光源在左上角
  glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, lightPos);
  DrawWorld();

  glutSwapBuffers();
}


void ChangeSize(GLsizei w, GLsizei h)
{
  if (h == 0)
    h = 1;

  glViewport(0, 0, w, h);

  GLfloat faspect = (GLfloat)w/(GLfloat)h;

  glMatrixMode(GL_PROJECTION);
  glLoadIdentity();

  gluPerspective(35.0, faspect, 1.0f, 50.0f);

  glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
  glLoadIdentity();
  //往Y軸負方向平移一點
  glTranslatef(0.0f, -0.4f, 0.0f);
  glutPostRedisplay();

}

void SetupRC()
{
  glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
  //開啓深度測試，剔除物體背面
  glEnable(GL_DEPTH_TEST);
  glEnable(GL_CULL_FACE);
  glCullFace(GL_BACK);
  //逆時針方向繪製的面爲正面
  glFrontFace(GL_CCW);
  
  //開啓光照，設置光源參數
  glEnable(GL_LIGHTING);
  glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT, fNoLight);
  glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, fLowLight);
  glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, fBrightLight);
  glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, fBrightLight);
  glEnable(GL_LIGHT0);

  //開啓顏色追蹤，設置鏡面加亮效果
  glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);
  glColorMaterial(GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE);
  glMateriali(GL_FRONT, GL_SHININESS, 128);

}

int main(int args, char **argv)
{
  glutInit(&args, argv);
  glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_DOUBLE | GLUT_DEPTH);
  glutInitWindowSize(800, 600);
  glutCreateWindow("Reflection");
  glutDisplayFunc(RenderScene);
  glutReshapeFunc(ChangeSize);
  SetupRC();
  glutMainLoop();
  return 0;
}

改變混合方程

OpenGL的默認混合方程式：C_i = (C_s * S) + (C_d * D)

但咱們能夠經過函數：

void glBlendEquation(GLenum mode)；

來改變混合方程。可選擇的混合方程模式以下表：

還有一個更靈活的函數：

void glBlendFuncSeparate(GLenum srcRGB, GLenum dstRGB, GLenum srcAlpha, GLenum dstAlpha);

這個函數容許你分別指定RGB的混合方程和alpha成分的混合方程。