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原文:http://blog.csdn.net/aurora_mylove/archive/2007/07/20/1700540.aspx

 

混合是什么呢?混合就是把两种颜色混在一起。具体一点,就是把某一像素位置原来的颜色和将要画上去的颜色,通过某种方式混在一起,从而实现特殊的效果。
假设我们需要绘制这样一个场景:透过红色的玻璃去看绿色的物体,那么可以先绘制绿色的物体,再绘制红色玻璃。在绘制红色玻璃的时候,利用“混合”功能,把将要绘制上去的红色和原来的绿色进行混合,于是得到一种新的颜色,看上去就好像玻璃是半透明的。
要使用OpenGL的混合功能,只需要调用:glEnable(GL_BLEND);即可。
要关闭OpenGL的混合功能,只需要调用:glDisable(GL_BLEND);即可。
注意:只有在RGBA模式下,才可以使用混合功能,颜色索引模式下是无法使用混合功能的。
一、源因子和目标因子
前面我们已经提到,混合需要把原来的颜色和将要画上去的颜色找出来,经过某种方式处理后得到一种新的颜色。这里把将要画上去的颜色称为“源颜色”,把原来的颜色称为“目标颜色”。
OpenGL 会把源颜色和目标颜色各自取出,并乘以一个系数(源颜色乘以的系数称为“源因子”,目标颜色乘以的系数称为“目标因子”),然后相加,这样就得到了新的颜 色。(也可以不是相加,新版本的OpenGL可以设置运算方式,包括加、减、取两者中较大的、取两者中较小的、逻辑运算等,但我们这里为了简单起见,不讨 论这个了)
下面用数学公式来表达一下这个运算方式。假设源颜色的四个分量(指红色,绿色,蓝色,alpha值)是(Rs, Gs, Bs,  As),目标颜色的四个分量是(Rd, Gd, Bd, Ad),又设源因子为(Sr, Sg, Sb, Sa),目标因子为(Dr, Dg, Db,  Da)。则混合产生的新颜色可以表示为:
(Rs*Sr+Rd*Dr, Gs*Sg+Gd*Dg, Bs*Sb+Bd*Db, As*Sa+Ad*Da)
当然了,如果颜色的某一分量超过了1.0,则它会被自动截取为1.0,不需要考虑越界的问题。

源因子和目标因子是可以通过glBlendFunc函数来进行设置的。glBlendFunc有两个参数,前者表示源因子,后者表示目标因子。这两个参数可以是多种值,下面介绍比较常用的几种。
GL_ZERO:     表示使用0.0作为因子,实际上相当于不使用这种颜色参与混合运算。
GL_ONE:      表示使用1.0作为因子,实际上相当于完全的使用了这种颜色参与混合运算。
GL_SRC_ALPHA:表示使用源颜色的alpha值来作为因子。
GL_DST_ALPHA:表示使用目标颜色的alpha值来作为因子。
GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA:表示用1.0减去源颜色的alpha值来作为因子。
GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA:表示用1.0减去目标颜色的alpha值来作为因子。
除 此以外,还有GL_SRC_COLOR(把源颜色的四个分量分别作为因子的四个分量)、GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR、 GL_DST_COLOR、GL_ONE_MINUS_DST_COLOR等,前两个在OpenGL旧版本中只能用于设置目标因子,后两个在OpenGL 旧版本中只能用于设置源因子。新版本的OpenGL则没有这个限制,并且支持新的GL_CONST_COLOR(设定一种常数颜色,将其四个分量分别作为 因子的四个分量)、GL_ONE_MINUS_CONST_COLOR、GL_CONST_ALPHA、 GL_ONE_MINUS_CONST_ALPHA。另外还有GL_SRC_ALPHA_SATURATE。新版本的OpenGL还允许颜色的alpha 值和RGB值采用不同的混合因子。但这些都不是我们现在所需要了解的。毕竟这还是入门教材,不需要整得太复杂~

举例来说:
如果设置了glBlendFunc(GL_ONE, GL_ZERO);,则表示完全使用源颜色,完全不使用目标颜色,因此画面效果和不使用混合的时候一致(当然效率可能会低一点点)。如果没有设置源因子和目标因子,则默认情况就是这样的设置。
如果设置了glBlendFunc(GL_ZERO, GL_ONE);,则表示完全不使用源颜色,因此无论你想画什么,最后都不会被画上去了。(但这并不是说这样设置就没有用,有些时候可能有特殊用途)
如 果设置了glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);,则表示源颜色乘以自身的alpha 值,目标颜色乘以1.0减去源颜色的alpha值,这样一来,源颜色的alpha值越大,则产生的新颜色中源颜色所占比例就越大,而目标颜色所占比例则减 小。这种情况下,我们可以简单的将源颜色的alpha值理解为“不透明度”。这也是混合时最常用的方式。
如果设置了glBlendFunc(GL_ONE, GL_ONE);,则表示完全使用源颜色和目标颜色,最终的颜色实际上就是两种颜色的简单相加。例如红色(1, 0, 0)和绿色(0, 1, 0)相加得到(1, 1, 0),结果为黄色。
注意:
所 谓源颜色和目标颜色,是跟绘制的顺序有关的。假如先绘制了一个红色的物体,再在其上绘制绿色的物体。则绿色是源颜色,红色是目标颜色。如果顺序反过来,则 红色就是源颜色,绿色才是目标颜色。在绘制时,应该注意顺序,使得绘制的源颜色与设置的源因子对应,目标颜色与设置的目标因子对应。不要被混乱的顺序搞晕 了。

三、实现三维混合
也许你迫不及待的想要绘制一个三维的带有半透明物体的场景了。但是现在恐怕还不行,还有一点是在进行三维场景的混合时必须注意的,那就是深度缓冲。
深 度缓冲是这样一段数据,它记录了每一个像素距离观察者有多近。在启用深度缓冲测试的情况下,如果将要绘制的像素比原来的像素更近,则像素将被绘制。否则, 像素就会被忽略掉,不进行绘制。这在绘制不透明的物体时非常有用——不管是先绘制近的物体再绘制远的物体,还是先绘制远的物体再绘制近的物体,或者干脆以 混乱的顺序进行绘制,最后的显示结果总是近的物体遮住远的物体。
然而在你需要实现半透明效果时,发现一切都不是那么美好了。如果你绘制了一个近距离的半透明物体,则它在深度缓冲区内保留了一些信息,使得远处的物体将无法再被绘制出来。虽然半透明的物体仍然半透明,但透过它看到的却不是正确的内容了。
要 解决以上问题,需要在绘制半透明物体时将深度缓冲区设置为只读,这样一来,虽然半透明物体被绘制上去了,深度缓冲区还保持在原来的状态。如果再有一个物体 出现在半透明物体之后,在不透明物体之前,则它也可以被绘制(因为此时深度缓冲区中记录的是那个不透明物体的深度)。以后再要绘制不透明物体时,只需要再 将深度缓冲区设置为可读可写的形式即可。嗯?你问我怎么绘制一个一部分半透明一部分不透明的物体?这个好办,只需要把物体分为两个部分,一部分全是半透明 的,一部分全是不透明的,分别绘制就可以了。
即使使用了以上技巧,我们仍然不能随心所欲的按照混乱顺序来进行绘制。必须是先绘制不透明的物体,然 后绘制透明的物体。否则,假设背景为蓝色,近处一块红色玻璃,中间一个绿色物体。如果先绘制红色半透明玻璃的话,它先和蓝色背景进行混合,则以后绘制中间 的绿色物体时,想单独与红色玻璃混合已经不能实现了。
总结起来,绘制顺序就是:首先绘制所有不透明的物体。如果两个物体都是不透明的,则谁先谁后 都没有关系。然后,将深度缓冲区设置为只读。接下来,绘制所有半透明的物体。如果两个物体都是半透明的,则谁先谁后只需要根据自己的意愿(注意了,先绘制 的将成为“目标颜色”,后绘制的将成为“源颜色”,所以绘制的顺序将会对结果造成一些影响)。最后,将深度缓冲区设置为可读可写形式。
调用glDepthMask(GL_FALSE);可将深度缓冲区设置为只读形式。调用glDepthMask(GL_TRUE);可将深度缓冲区设置为可读可写形式。
一 些网上的教程,包括大名鼎鼎的NeHe教程,都在使用三维混合时直接将深度缓冲区禁用,即调用glDisable(GL_DEPTH_TEST);。这样 做并不正确。如果先绘制一个不透明的物体,再在其背后绘制半透明物体,本来后面的半透明物体将不会被显示(被不透明的物体遮住了),但如果禁用深度缓冲, 则它仍然将会显示,并进行混合。NeHe提到某些显卡在使用glDepthMask函数时可能存在一些问题,但可能是由于我的阅历有限,并没有发现这样的 情况。

那么,实际的演示一下吧。我们来绘制一些半透明和不透明的球体。假设有三个球体,一个红色不透明的,一个绿色半透明的,一个蓝色半透明的。红色最远,绿色 在中间,蓝色最近。根据前面所讲述的内容,红色不透明球体必须首先绘制,而绿色和蓝色则可以随意修改顺序。这里为了演示不注意设置深度缓冲的危害,我们故 意先绘制最近的蓝色球体,再绘制绿色球体。
为了让这些球体有一点立体感,我们使用光照。在(1, 1, -1)处设置一个白色的光源。代码如下:
void setLight(void)
{
    static const GLfloat light_position[] = {1.0f, 1.0f, -1.0f, 1.0f};
    static const GLfloat light_ambient[]  = {0.2f, 0.2f, 0.2f, 1.0f};
    static const GLfloat light_diffuse[]  = {1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f};
    static const GLfloat light_specular[] = {1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f};

    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_position);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT,  light_ambient);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE,  light_diffuse);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, light_specular);

    glEnable(GL_LIGHT0);
    glEnable(GL_LIGHTING);
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
}
每一个球体颜色不同。所以它们的材质也都不同。这里用一个函数来设置材质。
void setMatirial(const GLfloat mat_diffuse[4], GLfloat mat_shininess)
{
    static const GLfloat mat_specular[] = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};
    static const GLfloat mat_emission[] = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};

    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, mat_diffuse);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR,  mat_specular);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION,  mat_emission);
    glMaterialf (GL_FRONT, GL_SHININESS, mat_shininess);
}
有了这两个函数,我们就可以根据前面的知识写出整个程序代码了。这里只给出了绘制的部分,其它部分大家可以自行完成。
void myDisplay(void)
{
    // 定义一些材质颜色
    const static GLfloat red_color[] = {1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};
    const static GLfloat green_color[] = {0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.3333f};
    const static GLfloat blue_color[] = {0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.5f};

    // 清除屏幕
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    // 启动混合并设置混合因子
    glEnable(GL_BLEND);
    glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

    // 设置光源
    setLight();

    // 以(0, 0, 0.5)为中心,绘制一个半径为.3的不透明红色球体(离观察者最远)
    setMatirial(red_color, 30.0);
    glPushMatrix();
    glTranslatef(0.0f, 0.0f, 0.5f);
    glutSolidSphere(0.3, 30, 30);
    glPopMatrix();

    // 下面将绘制半透明物体了,因此将深度缓冲设置为只读
    glDepthMask(GL_FALSE);

    // 以(0.2, 0, -0.5)为中心,绘制一个半径为.2的半透明蓝色球体(离观察者最近)
    setMatirial(blue_color, 30.0);
    glPushMatrix();
    glTranslatef(0.2f, 0.0f, -0.5f);
    glutSolidSphere(0.2, 30, 30);
    glPopMatrix();

    // 以(0.1, 0, 0)为中心,绘制一个半径为.15的半透明绿色球体(在前两个球体之间)
    setMatirial(green_color, 30.0);
    glPushMatrix();
    glTranslatef(0.1, 0, 0);
    glutSolidSphere(0.15, 30, 30);
    glPopMatrix();

    // 完成半透明物体的绘制,将深度缓冲区恢复为可读可写的形式
    glDepthMask(GL_TRUE);

    glutSwapBuffers();
}

大家也可以将上面两处glDepthMask删去,结果会看到最近的蓝色球虽然是半透明的,但它的背后直接就是红色球了,中间的绿色球没有被正确绘制。

小结:
本课介绍了OpenGL混合功能的相关知识。
混合就是在绘制时,不是直接把新的颜色覆盖在原来旧的颜色上,而是将新的颜色与旧的颜色经过一定的运算,从而产生新的颜色。新的颜色称为源颜色,原来旧的颜色称为目标颜色。传统意义上的混合,是将源颜色乘以源因子,目标颜色乘以目标因子,然后相加。
源 因子和目标因子是可以设置的。源因子和目标因子设置的不同直接导致混合结果的不同。将源颜色的alpha值作为源因子,用1.0减去源颜色alpha值作 为目标因子,是一种常用的方式。这时候,源颜色的alpha值相当于“不透明度”的作用。利用这一特点可以绘制出一些半透明的物体。
在进行混合时,绘制的顺序十分重要。因为在绘制时,正要绘制上去的是源颜色,原来存在的是目标颜色,因此先绘制的物体就成为目标颜色,后来绘制的则成为源颜色。绘制的顺序要考虑清楚,将目标颜色和设置的目标因子相对应,源颜色和设置的源因子相对应。
在进行三维混合时,不仅要考虑源因子和目标因子,还应该考虑深度缓冲区。必须先绘制所有不透明的物体,再绘制半透明的物体。在绘制半透明物体时前,还需要将深度缓冲区设置为只读形式,否则可能出现画面错误。

posted on 2012-09-07 16:41 jackdesk 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏