深入解析：Cocos2d-x 粒子特效：混合模式（Blend Mode）

Cocos2d-x 粒子特效：混合模式（Blend Mode）

• 混合模式理论总结
• 各混合因子含义及底层算法
• 举例演示
• 相关知识点科普
• 参考资料

在Cocos2d-x的粒子特效中，混合模式（Blend Mode）用于控制粒子颜色与背景颜色如何混合，通过设置 source（源颜色，即粒子颜色）和 dest（目标颜色，即背景颜色）的混合因子来实现不同的视觉效果。以下是详细介绍：

混合模式理论总结

混合因子（source）	混合因子（dest）	混合效果说明
GL_ZERO	GL_ZERO	源颜色和目标颜色都不参与混合，结果为黑色（透明）
GL_ONE	GL_ZERO	仅运用源颜色，直接覆盖目标颜色，粒子显示为原本颜色
GL_SRC_COLOR	GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR	源颜色乘以自身，目标颜色乘以（1 - 源颜色），实现一种半透明叠加效果
GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR	GL_SRC_COLOR	与GL_SRC_COLOR, GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR相反，实现另一种半透明叠加效果
GL_DST_COLOR	GL_ONE_MINUS_DST_COLOR	源颜色乘以目标颜色，目标颜色乘以（1 - 目标颜色），产生一种与背景相关的混合效果
GL_ONE_MINUS_DST_COLOR	GL_DST_COLOR	与GL_DST_COLOR, GL_ONE_MINUS_DST_COLOR相反，混合效果不同
GL_SRC_ALPHA	GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA	常用的半透明混合模式，根据源颜色的透明度来混合，实现自然的透明叠加效果
GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA	GL_SRC_ALPHA	与GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA相反，效果略有不同
GL_DST_ALPHA	GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA	根据目标颜色的透明度来混合
GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA	GL_DST_ALPHA	与GL_DST_ALPHA, GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA相反
GL_SRC_ALPHA_SATURATE	GL_ONE	源颜色的alpha值会被限制在目标颜色的（1 - alpha）范围内，常用于实现边缘柔和的混合效果

各混合因子含义及底层算法

1. GL_ZERO

   • 含义：表示不使用该颜色参与混合，贡献值为0。
   • 底层算法：在混合计算中，对应颜色分量乘以0。
   • 设计目的：用于完全去除某种颜色的影响，比如只想显示背景或粒子其中一个，排除另一个的干扰。

2. GL_ONE

   • 含义：表示启用该颜色的全部值参与混合，贡献值为1。
   • 底层算法：在混合计算中，对应颜色分量乘以1。
   • 设计目的：让某种颜色完全覆盖另一种颜色，比如直接用粒子颜色覆盖背景。

3. GL_SRC_COLOR

   • 含义：使用源颜色（粒子颜色）自身的值作为混合因子。
   • 底层算法：结果颜色分量 = 源颜色分量 * 源颜色分量。
   • 设计目的：建立源颜色自身强度相关的混合效果，增强或减弱源颜色在混合中的比重。

4. GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR

   • 含义：使用（1 - 源颜色）作为混合因子。
   • 底层算法：结果颜色分量 = 源颜色分量 * (1 - 源颜色分量)。
   • 设计目的：与源颜色互补的混合，用于达成一些反向叠加效果。

5. GL_DST_COLOR

   • 含义：使用目标颜色（背景颜色）自身的值作为混合因子。
   • 底层算法：结果颜色分量 = 源颜色分量 * 目标颜色分量。
   • 设计目的：根据背景颜色来调整源颜色的显示，使混合效果与背景相关。

6. GL_ONE_MINUS_DST_COLOR

   • 含义：使用（1 - 目标颜色）作为混合因子。
   • 底层算法：结果颜色分量 = 源颜色分量 * (1 - 目标颜色分量)。
   • 设计目的：实现与背景颜色互补的混合效果。

7. GL_SRC_ALPHA

   • 含义：运用源颜色的透明度（alpha值）作为混合因子。
   • 底层算法：结果颜色分量 = 源颜色分量 * 源alpha值。
   • 设计目的：根据粒子的透明度来混合，是实现自然透明效果的常用方式。

8. GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA

   • 含义：使用（1 - 源颜色的透明度）作为混合因子。
   • 底层算法：结果颜色分量 = 源颜色分量 * (1 - 源alpha值)。
   • 设计目的：实现与源透明度互补的混合，用于一些特殊的透明混合效果。

9. GL_DST_ALPHA

   • 含义：使用目标颜色的透明度（alpha值）作为混合因子。
   • 底层算法：结果颜色分量 = 源颜色分量 * 目标alpha值。
   • 设计目的：根据背景的透明度来调整粒子的混合效果。

10. GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA

    • 含义：使用（1 - 目标颜色的透明度）作为混合因子。
    • 底层算法：结果颜色分量 = 源颜色分量 * (1 - 目标alpha值)。
    • 设计目的：完成与背景透明度互补的混合效果。

11. GL_SRC_ALPHA_SATURATE

    • 含义：源颜色的alpha值会被限制在目标颜色的（1 - alpha）范围内，以避免过度透明或不透明。
    • 底层算法：先计算源alpha值与目标（1 - alpha）的限制关系，再进行混合计算。
    • 设计目的：在混合时保持边缘柔和，避免出现过于突兀的透明过渡。

举例演示

下面以简单的粒子系统在纯色背景上的情况为例，假设粒子颜色为红色（(1, 0, 0, 1)），背景颜色为蓝色（(0, 0, 1, 1)）：

• GL_ZERO, GL_ZERO：最终颜色为(0, 0, 0, 0)，即黑色透明，看不到粒子和背景。
• GL_ONE, GL_ZERO：最终颜色为(1, 0, 0, 1)，粒子完全覆盖背景，只看到红色粒子。
• GL_SRC_COLOR, GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR：最终颜色为红色和蓝色的一种半透明叠加效果，计算方式为 (1 * 1 + 0 * (1 - 1), 0 * 1 + 0 * (1 - 1), 0 * 1 + 1 * (1 - 1), 1 * 1 + 1 * (1 - 1)) = (1, 0, 0, 1)（简化情况，实际根据alpha计算更复杂），视觉上粒子更突出但有半透明感。
• GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA：要是粒子alpha为0.5，最终颜色为红色和蓝色的自然透明混合，能看到粒子与背景的融合。

相关知识点科普

• OpenGL混合：Cocos2d-x的混合模式是基于OpenGL的混合机制，OpenGL提供了丰富的混合函数来实现各种复杂的视觉效果，这在图形渲染中是非常要紧的技术，广泛应用于游戏、影视特效等领域。
• Alpha通道：alpha值表示透明度，0表示完全透明，1表示完全不透明。在混合计算中，alpha通道起着关键作用，决定了颜色的叠加程度和透明效果。

通过合理设置混合模式的source和dest，可以为粒子特效带来丰富多样的视觉表现，满足不同的游戏和应用需求。

参考资料

Cocos2d-x 粒子系统
Cocos2d-x v3.15 ParticleSystemQuad Class Reference
Advanced-OpenGL/Blending