15.opengl高级-混合

公号sumsmile

发布于 2020-06-28 15:51:24

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发布于 2020-06-28 15:51:24

对渲染管线的一点理解：opengl把渲染流程设计成一套“渲染管线”，把相同的操作抽象出来设计成“黑盒”，对开发者透明，把可以定制的操作抽象成API接口，提供给开发者，就像做填空题一样。于是就有了“顶点着色器”、“片元着色器”，开发者不用和复杂的GPU硬件接口打交道，就能实现酷炫的图像效果。

opengl渲染管线简化理解

回归主题

一、丢弃纹理实现纹理混合

1. 增加alpha通道

简单的方式实现纹理混合

glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, width, height, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, data);

2. 片元着色器中，加载纹理的4个通道，opengl默认不会处理alpha通道，“discard”关键字可以丢弃片元，不做处理的话，纹理的空白处会很“奇怪”，应该是图元渲染光栅化采样造成的。

错误示例-去掉discard

正确示例-增加discard

void main()
{
    vec4 texColor = texture(texture1, TexCoords);
    if (texColor.a < 0.1)
    {
        discard;
    }
    // FragColor = vec4(vec3(texture(texture1, TexCoords)), 1.0);
    FragColor = texture(texture1, TexCoords);
}

3. 草纹理实现

纹理使用的理解：纹理必须要贴在一个几何表面上，草的纹理不能凭空绘制出来，也是附着在一个正方形上。正方形平移四次绘制，就可以生成4个草的纹理。注意：顶点着色器中position有位移操作，但是纹理不需要再单独进行位移操作草纹理附着的四边形

  float transparentVertices[] = {
  // positions         // texture Coords (swapped y coordinates because texture is flipped upside down)
  0.0f,  0.5f,  0.0f,  0.0f,  0.0f,
  0.0f, -0.5f,  0.0f,  0.0f,  1.0f,
  1.0f, -0.5f,  0.0f,  1.0f,  1.0f,

  0.0f,  0.5f,  0.0f,  0.0f,  0.0f,
  1.0f, -0.5f,  0.0f,  1.0f,  1.0f,
  1.0f,  0.5f,  0.0f,  1.0f,  0.0f
  };

// 绘制草
glBindVertexArray(transparantVAO);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, transparentTexture);
for (unsigned int i = 0; i<vegetation.size(); i++) {
  model = glm::mat4(1.0f);
  model = glm::translate(model, vegetation[i]);
  shader.setMat4("model", model);
  glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 6);
 }

白色条纹

//        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);
//        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);

clamp去条纹

二、纹理混合的实现

纹理缓和的计算也不复杂，根据alpha通道值做叠加或减除融合，详细可参考opengl-混合

这里，我们重点看下混合中的问题及解决防范

1. 接口使用：渲染半透明纹理API调用上很简单，两行代码

glEnable(GL_BLEND);
glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

2. 混合中的问题：如果运气不好会出现奇怪的叠加效果，前面窗户完全遮挡住了后面的窗户

出现不合理的遮挡

运气好一切OK

运气好

正常运行效果的代码，其实就做了微小的调整，按照窗户从后到前的顺序绘制窗户，上面“不正常效果”是随机绘制

// 窗户纹理位移坐标
 vector<glm::vec3> vegetation
    {
        glm::vec3(0.5f, 0.0f, -0.6f),
        glm::vec3(-1.5f, 0.0f, -0.48f),
        glm::vec3(-0.3f, 0.0f, -0.23f),
        glm::vec3(1.5f, 0.0f, 0.51f),
        glm::vec3(0.0f, 0.0f, 0.7f)
    };

3. 混合问题分析及解决

深度测试并不能智能的分析出哪些片元需要考虑混合，只会“死脑筋”的按照绘制顺序做深度测试，如果先绘制了前面的图形（即使前面的图元有透明的部分），后面绘制的图形进行深度测试会失败会被丢弃，根本没机会进入到后面的混合渲染流程。

所以，按照从后到前顺序（Z坐标由远及近）绘制是没有问题的，那么问题来了，总不能每次手动调整图形绘制的前后顺序吧?

比较简单的处理，通过排序来调整绘制顺序。

注意STL map默认是对key值做升序排序

    vector<glm::vec3> vegetation
    {
        glm::vec3(-1.5f, 0.0f, -0.48f),
        glm::vec3( 1.5f, 0.0f, 0.51f),
        glm::vec3( 0.0f, 0.0f, 0.7f),
        glm::vec3(-0.3f, 0.0f, -2.3f),
        glm::vec3( 0.5f, 0.0f, -0.6f)
    };
    
    std::map<float, glm::vec3> sorted;
    for (unsigned int i = 0; i < vegetation.size(); i++) {
        float distance = glm::length(camera.Position - vegetation[i]);
        sorted[distance] = vegetation[i];
    }
...
省略其他代码
...
 for (std::map<float, glm::vec3>::reverse_iterator it = sorted.rbegin(); it != sorted.rend(); ++it) {
    model = glm::mat4(1.0f);
    model = glm::translate(model, it->second);
    shader.setMat4("model", model);
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 6);
  }

实现效果正常