opengl - 与帧缓冲区的先前内容混合

Question

我正在通过帧缓冲区对象渲染到纹理，当我绘制透明图元时，这些图元与在该单个绘制步骤中绘制的其他图元正确混合，但它们未与帧缓冲区的先前内容正确混合。

有没有办法将纹理的内容与传入的新数据正确混合？

编辑：要求提供更多信息，我将尝试更清楚地解释；

我使用的混合模式是 GL_SRC_ALPHA、GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA。 （我相信这通常是标准的混合模式）

我正在创建一个跟踪鼠标移动的应用程序。它绘制将前一个鼠标位置连接到当前鼠标位置的线条，并且由于我不想在每一帧中再次绘制线条，我想我会绘制到纹理，从不清除纹理，然后用它绘制一个矩形纹理以显示它。

这一切都很好，除了当我在纹理上绘制 alpha 小于 1 的形状时，它不能与纹理的先前内容正确融合。假设我在纹理上绘制了一些带有 alpha = .6 的黑线。几个绘制周期后，我在这些线上绘制一个 alpha = .4 的黑色圆圈。圆圈“下方”的线条被完全覆盖。虽然圆圈不是纯黑色（它与白色背景完美融合），但圆圈下方没有您所期望的“暗线”。

但是，如果我在同一帧中绘制线条和圆圈，它们会正确融合。我的猜测是纹理与之前的内容不融合。就像它只与 glclearcolor 混合一样。 （在这种情况下是 ）

Answer 1

我认为这里有两个可能的问题。

请记住，所有叠加线都在这里混合两次。一次是它们被混合到 FBO 纹理中，另一次是 FBO 纹理被混合到场景中。

因此，第一种可能性是您在 FBO 叠加层中将一条线绘制在另一条线之上时未启用混合。当您在关闭混合的情况下绘制到 RGBA 表面时，当前的 alpha 会直接写入 FBO 叠加层的 alpha 通道。然后稍后当您在场景中混合整个 FBO 纹理时，该 alpha 使您的线条半透明。因此，如果您对“世界”进行了混合，但没有在叠加元素之间进行混合，则可能没有发生混合。

另一个相关问题：当​​您在 FBO 中以“标准”混合模式（src alpha，1 - src alpha）将一条线混合到另一条线时，“混合”部分的 alpha 通道将包含一个混合 of 两个叠加元素的 alpha。这可能不是你想要的。

例如，如果您在叠加层中相互绘制两条 50% 的 alpha 线，为了在对 FBO 进行 blit 时获得等效效果，您需要 FBO 的 alpha 为...75%。 （即 1 - (1-.5) * (1-0.5)，如果您只在场景上绘制两条 50% 的 alpha 线会发生这种情况。但是当您绘制两条 50% 的线时，您将在 FBO 中获得 50% 的 alpha（50% 与...50% 的混合。

这带来了最后一个问题：通过在将线条混合到世界各地之前将它们预先混合，您正在改变绘制顺序。而你可能有：

blend(blend(blend(background color, model), first line), second line);

现在你将拥有

blend(blend(第一行，第二行)，blend(背景颜色，模型))。

换句话说，将覆盖线预混合到 FBO 中会更改混合顺序，从而以您可能不希望的方式更改最终外观。

首先，解决这个问题的简单方法是：不要使用 FBO。我意识到这是一种“去重新设计你的应用程序”的答案，但使用 FBO 并不是最便宜的，而且现代 GL 卡非常擅长绘制线条。所以一种选择是：不是将线条混合到 FBO 中，而是将线条几何图形写入顶点缓冲区对象 (VBO)。每次只需将 VBO 扩展一点。如果您一次绘制少于 40,000 条线，这几乎肯定会与您之前所做的一样快。

（如果你走这条路线，一个提示：使用 glBufferSubData 写入行，而不是 glMapBuffer - 映射可能很昂贵，并且不适用于许多驱动程序的子范围......最好让驱动程序复制几个新顶点。）

如果这不是一个选项（例如，如果您绘制混合形状类型或使用混合 GL 状态，这样“记住”您所做的事情比仅仅累积顶点要复杂得多）那么您可能想改变你画入 VBO 的方式。

基本上你需要做的是启用单独的混合；将叠加层初始化为黑色 + 0% alpha (0,0,0,0) 并通过“标准混合”RGB 进行混合，但添加混合 Alpha 通道。这对于 Alpha 通道仍然不太正确，但通常更接近 - 没有这个，过度绘制的区域将太透明。

然后，在绘制 FBO 时，使用“预乘”alpha，即 (one, one-minus-src-alph)。

这就是为什么需要最后一步的原因：当您绘制到 FBO 中时，您已经将每个绘制调用乘以其 alpha 通道（如果混合已打开）。由于您在黑色上绘制，因此绿色 (0,1,0,0.5) 线现在是深绿色 (0,0.5,0,0.5)。如果 alpha 打开并且您再次正常混合，则重新应用 alpha 并且您将拥有 0,0.25,0,0.5。）。只需按原样使用 FBO 颜色，就可以避免第二次 alpha 乘法。

这有时被称为“预乘”alpha，因为 alpha 已经乘以 RGB 颜色。在这种情况下，您希望它得到正确的结果，但在其他情况下，程序员使用它来提高速度。 （通过预乘，它在执行混合操作时每像素移除一个 mult。）

希望对您有所帮助！当图层没有按顺序混合时正确混合变得非常棘手，并且在旧硬件上无法单独混合，因此每次都简单地绘制线条可能是最不痛苦的路径。

Answer 2

正如 Ben Supnik 所说，最好的方法是使用单独的颜色和 Alpha 混合函数来渲染整个场景。如果您使用经典的非预乘混合函数，请尝试使用 glBlendFuncSeparateOES(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA, GL_ONE, GL_ONE) 将场景渲染到 FBO。和 glBlendFuncSeparateOES(GL_ONE, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA) 将 FBO 渲染到屏幕上。

它不是 100% 准确，但在大多数情况下不会产生意外的透明度。

请记住，旧硬件和某些移动设备（主要是 OpenGL ES 1.x 设备，如最初的 iPhone 和 3G）不支持单独的混合功能。 :(

Answer 3

用透明黑色 (0, 0, 0, 0) 清除 FBO，从后到前用

glBlendFuncSeparate(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA, GL_ONE, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

并用

绘制FBO

glBlendFunc(GL_ONE, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

得到准确的结果。

正如 Ben Supnik 所写，FBO 包含的颜色已经与 Alpha 通道相乘，因此不再使用 GL_SRC_ALPHA 进行此操作，而是使用 GL_ONE 进行绘制。目标颜色通常使用 GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA 进行衰减。

以这种方式在缓冲区中混合 alpha 通道的原因是不同的：

结合透明度的公式是

resultTr = sTr * dTr

（我使用 s 和 d 是因为与 OpenGL 的源和目标平行，但正如您所见，顺序并不重要。）

用不透明度（alpha 值）写成

    1 - rA = (1 - sA) * (1 - dA)
<=> rA = 1 - (1 - sA) * (1 - dA)
       = 1 - 1 + sA + dA - sA * dA
       =         sA + (1 - sA) * dA

这与默认blend equation GL_FUNC_ADD的混合函数（源和目标因子）（GL_ONE、GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA）相同。

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顺便说一句：

上面回答了问题中的具体问题，但是如果您可以轻松选择绘制顺序，理论上可能更好地将premultiplied颜色从前到后绘制到缓冲区中

    glBlendFunc(GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA, GL_ONE);

否则使用相同的方法。

我的理由是显卡可能能够跳过已经固定的区域的着色器执行。不过我还没有测试过，所以在实践中可能没有什么区别。