OpenGL混合模式
生活随笔
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OpenGL混合模式
小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.
混合是什么呢?混合就是把兩種顏色混在一起。具體一點,就是把某一像素位置原來的顏色和將要畫上去的顏色,通過某種方式混在一起,從而實現特殊的效果。
假設我們需要繪制這樣一個場景:透過紅色的玻璃去看綠色的物體,那么可以先繪制綠色的物體,再繪制紅色玻璃。在繪制紅色玻璃的時候,利用“混合”功能,把將要繪制上去的紅色和原來的綠色進行混合,于是得到一種新的顏色,看上去就好像玻璃是半透明的。
要使用OpenGL的混合功能,只需要調用:glEnable(GL_BLEND);即可。
要關閉OpenGL的混合功能,只需要調用:glDisable(GL_BLEND);即可。
注意:只有在RGBA模式下,才可以使用混合功能,顏色索引模式下是無法使用混合功能的。
一、源因子和目標因子
前面我們已經提到,混合需要把原來的顏色和將要畫上去的顏色找出來,經過某種方式處理后得到一種新的顏色。這里把將要畫上去的顏色稱為“源顏色”,把原來的顏色稱為“目標顏色”。
OpenGL 會把源顏色和目標顏色各自取出,并乘以一個系數(源顏色乘以的系數稱為“源因子”,目標顏色乘以的系數稱為“目標因子”),然后相加,這樣就得到了新的顏 色。(也可以不是相加,新版本的OpenGL可以設置運算方式,包括加、減、取兩者中較大的、取兩者中較小的、邏輯運算等,但我們這里為了簡單起見,不討 論這個了)
下面用數學公式來表達一下這個運算方式。假設源顏色的四個分量(指紅色,綠色,藍色,alpha值)是(Rs,?Gs,?Bs, ?As),目標顏色的四個分量是(Rd,?Gd,?Bd,?Ad),又設源因子為(Sr,?Sg,?Sb,?Sa),目標因子為(Dr,?Dg,?Db, ?Da)。則混合產生的新顏色可以表示為:
(Rs*Sr+Rd*Dr,?Gs*Sg+Gd*Dg,?Bs*Sb+Bd*Db,?As*Sa+Ad*Da)
當然了,如果顏色的某一分量超過了1.0,則它會被自動截取為1.0,不需要考慮越界的問題。
源因子和目標因子是可以通過glBlendFunc函數來進行設置的。glBlendFunc有兩個參數,前者表示源因子,后者表示目標因子。這兩個參數可以是多種值,下面介紹比較常用的幾種。
GL_ZERO:?????表示使用0.0作為因子,實際上相當于不使用這種顏色參與混合運算。
GL_ONE:??????表示使用1.0作為因子,實際上相當于完全的使用了這種顏色參與混合運算。
GL_SRC_ALPHA:表示使用源顏色的alpha值來作為因子。
GL_DST_ALPHA:表示使用目標顏色的alpha值來作為因子。
GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA:表示用1.0減去源顏色的alpha值來作為因子。
GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA:表示用1.0減去目標顏色的alpha值來作為因子。
除 此以外,還有GL_SRC_COLOR(把源顏色的四個分量分別作為因子的四個分量)、GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR、 GL_DST_COLOR、GL_ONE_MINUS_DST_COLOR等,前兩個在OpenGL舊版本中只能用于設置目標因子,后兩個在OpenGL 舊版本中只能用于設置源因子。新版本的OpenGL則沒有這個限制,并且支持新的GL_CONST_COLOR(設定一種常數顏色,將其四個分量分別作為 因子的四個分量)、GL_ONE_MINUS_CONST_COLOR、GL_CONST_ALPHA、 GL_ONE_MINUS_CONST_ALPHA。另外還有GL_SRC_ALPHA_SATURATE。新版本的OpenGL還允許顏色的alpha 值和RGB值采用不同的混合因子。但這些都不是我們現在所需要了解的。畢竟這還是入門教材,不需要整得太復雜~
舉例來說:
如果設置了glBlendFunc(GL_ONE,?GL_ZERO);,則表示完全使用源顏色,完全不使用目標顏色,因此畫面效果和不使用混合的時候一致(當然效率可能會低一點點)。如果沒有設置源因子和目標因子,則默認情況就是這樣的設置。
如果設置了glBlendFunc(GL_ZERO,?GL_ONE);,則表示完全不使用源顏色,因此無論你想畫什么,最后都不會被畫上去了。(但這并不是說這樣設置就沒有用,有些時候可能有特殊用途)
如 果設置了glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA,?GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);,則表示源顏色乘以自身的alpha 值,目標顏色乘以1.0減去源顏色的alpha值,這樣一來,源顏色的alpha值越大,則產生的新顏色中源顏色所占比例就越大,而目標顏色所占比例則減 小。這種情況下,我們可以簡單的將源顏色的alpha值理解為“不透明度”。這也是混合時最常用的方式。
如果設置了glBlendFunc(GL_ONE,?GL_ONE);,則表示完全使用源顏色和目標顏色,最終的顏色實際上就是兩種顏色的簡單相加。例如紅色(1,?0,?0)和綠色(0,?1,?0)相加得到(1,?1,?0),結果為黃色。
注意:
所 謂源顏色和目標顏色,是跟繪制的順序有關的。假如先繪制了一個紅色的物體,再在其上繪制綠色的物體。則綠色是源顏色,紅色是目標顏色。如果順序反過來,則 紅色就是源顏色,綠色才是目標顏色。在繪制時,應該注意順序,使得繪制的源顏色與設置的源因子對應,目標顏色與設置的目標因子對應。不要被混亂的順序搞暈 了。
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一、源因子和目標因子
前面我們已經提到,混合需要把原來的顏色和將要畫上去的顏色找出來,經過某種方式處理后得到一種新的顏色。這里把將要畫上去的顏色稱為“源顏色”,把原來的顏色稱為“目標顏色”。
OpenGL 會把源顏色和目標顏色各自取出,并乘以一個系數(源顏色乘以的系數稱為“源因子”,目標顏色乘以的系數稱為“目標因子”),然后相加,這樣就得到了新的顏 色。(也可以不是相加,新版本的OpenGL可以設置運算方式,包括加、減、取兩者中較大的、取兩者中較小的、邏輯運算等,但我們這里為了簡單起見,不討 論這個了)
下面用數學公式來表達一下這個運算方式。假設源顏色的四個分量(指紅色,綠色,藍色,alpha值)是(Rs,?Gs,?Bs, ?As),目標顏色的四個分量是(Rd,?Gd,?Bd,?Ad),又設源因子為(Sr,?Sg,?Sb,?Sa),目標因子為(Dr,?Dg,?Db, ?Da)。則混合產生的新顏色可以表示為:
(Rs*Sr+Rd*Dr,?Gs*Sg+Gd*Dg,?Bs*Sb+Bd*Db,?As*Sa+Ad*Da)
當然了,如果顏色的某一分量超過了1.0,則它會被自動截取為1.0,不需要考慮越界的問題。
源因子和目標因子是可以通過glBlendFunc函數來進行設置的。glBlendFunc有兩個參數,前者表示源因子,后者表示目標因子。這兩個參數可以是多種值,下面介紹比較常用的幾種。
GL_ZERO:?????表示使用0.0作為因子,實際上相當于不使用這種顏色參與混合運算。
GL_ONE:??????表示使用1.0作為因子,實際上相當于完全的使用了這種顏色參與混合運算。
GL_SRC_ALPHA:表示使用源顏色的alpha值來作為因子。
GL_DST_ALPHA:表示使用目標顏色的alpha值來作為因子。
GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA:表示用1.0減去源顏色的alpha值來作為因子。
GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA:表示用1.0減去目標顏色的alpha值來作為因子。
除 此以外,還有GL_SRC_COLOR(把源顏色的四個分量分別作為因子的四個分量)、GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR、 GL_DST_COLOR、GL_ONE_MINUS_DST_COLOR等,前兩個在OpenGL舊版本中只能用于設置目標因子,后兩個在OpenGL 舊版本中只能用于設置源因子。新版本的OpenGL則沒有這個限制,并且支持新的GL_CONST_COLOR(設定一種常數顏色,將其四個分量分別作為 因子的四個分量)、GL_ONE_MINUS_CONST_COLOR、GL_CONST_ALPHA、 GL_ONE_MINUS_CONST_ALPHA。另外還有GL_SRC_ALPHA_SATURATE。新版本的OpenGL還允許顏色的alpha 值和RGB值采用不同的混合因子。但這些都不是我們現在所需要了解的。畢竟這還是入門教材,不需要整得太復雜~
舉例來說:
如果設置了glBlendFunc(GL_ONE,?GL_ZERO);,則表示完全使用源顏色,完全不使用目標顏色,因此畫面效果和不使用混合的時候一致(當然效率可能會低一點點)。如果沒有設置源因子和目標因子,則默認情況就是這樣的設置。
如果設置了glBlendFunc(GL_ZERO,?GL_ONE);,則表示完全不使用源顏色,因此無論你想畫什么,最后都不會被畫上去了。(但這并不是說這樣設置就沒有用,有些時候可能有特殊用途)
如 果設置了glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA,?GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);,則表示源顏色乘以自身的alpha 值,目標顏色乘以1.0減去源顏色的alpha值,這樣一來,源顏色的alpha值越大,則產生的新顏色中源顏色所占比例就越大,而目標顏色所占比例則減 小。這種情況下,我們可以簡單的將源顏色的alpha值理解為“不透明度”。這也是混合時最常用的方式。
如果設置了glBlendFunc(GL_ONE,?GL_ONE);,則表示完全使用源顏色和目標顏色,最終的顏色實際上就是兩種顏色的簡單相加。例如紅色(1,?0,?0)和綠色(0,?1,?0)相加得到(1,?1,?0),結果為黃色。
注意:
所 謂源顏色和目標顏色,是跟繪制的順序有關的。假如先繪制了一個紅色的物體,再在其上繪制綠色的物體。則綠色是源顏色,紅色是目標顏色。如果順序反過來,則 紅色就是源顏色,綠色才是目標顏色。在繪制時,應該注意順序,使得繪制的源顏色與設置的源因子對應,目標顏色與設置的目標因子對應。不要被混亂的順序搞暈 了。
三、實現三維混合
也許你迫不及待的想要繪制一個三維的帶有半透明物體的場景了。但是現在恐怕還不行,還有一點是在進行三維場景的混合時必須注意的,那就是深度緩沖。
深 度緩沖是這樣一段數據,它記錄了每一個像素距離觀察者有多近。在啟用深度緩沖測試的情況下,如果將要繪制的像素比原來的像素更近,則像素將被繪制。否則, 像素就會被忽略掉,不進行繪制。這在繪制不透明的物體時非常有用——不管是先繪制近的物體再繪制遠的物體,還是先繪制遠的物體再繪制近的物體,或者干脆以 混亂的順序進行繪制,最后的顯示結果總是近的物體遮住遠的物體。
然而在你需要實現半透明效果時,發現一切都不是那么美好了。如果你繪制了一個近距離的半透明物體,則它在深度緩沖區內保留了一些信息,使得遠處的物體將無法再被繪制出來。雖然半透明的物體仍然半透明,但透過它看到的卻不是正確的內容了。
要 解決以上問題,需要在繪制半透明物體時將深度緩沖區設置為只讀,這樣一來,雖然半透明物體被繪制上去了,深度緩沖區還保持在原來的狀態。如果再有一個物體 出現在半透明物體之后,在不透明物體之前,則它也可以被繪制(因為此時深度緩沖區中記錄的是那個不透明物體的深度)。以后再要繪制不透明物體時,只需要再 將深度緩沖區設置為可讀可寫的形式即可。嗯?你問我怎么繪制一個一部分半透明一部分不透明的物體?這個好辦,只需要把物體分為兩個部分,一部分全是半透明 的,一部分全是不透明的,分別繪制就可以了。
即使使用了以上技巧,我們仍然不能隨心所欲的按照混亂順序來進行繪制。必須是先繪制不透明的物體,然 后繪制透明的物體。否則,假設背景為藍色,近處一塊紅色玻璃,中間一個綠色物體。如果先繪制紅色半透明玻璃的話,它先和藍色背景進行混合,則以后繪制中間 的綠色物體時,想單獨與紅色玻璃混合已經不能實現了。
總結起來,繪制順序就是:首先繪制所有不透明的物體。如果兩個物體都是不透明的,則誰先誰后 都沒有關系。然后,將深度緩沖區設置為只讀。接下來,繪制所有半透明的物體。如果兩個物體都是半透明的,則誰先誰后只需要根據自己的意愿(注意了,先繪制 的將成為“目標顏色”,后繪制的將成為“源顏色”,所以繪制的順序將會對結果造成一些影響)。最后,將深度緩沖區設置為可讀可寫形式。
調用glDepthMask(GL_FALSE);可將深度緩沖區設置為只讀形式。調用glDepthMask(GL_TRUE);可將深度緩沖區設置為可讀可寫形式。
一 些網上的教程,包括大名鼎鼎的NeHe教程,都在使用三維混合時直接將深度緩沖區禁用,即調用glDisable(GL_DEPTH_TEST);。這樣 做并不正確。如果先繪制一個不透明的物體,再在其背后繪制半透明物體,本來后面的半透明物體將不會被顯示(被不透明的物體遮住了),但如果禁用深度緩沖, 則它仍然將會顯示,并進行混合。NeHe提到某些顯卡在使用glDepthMask函數時可能存在一些問題,但可能是由于我的閱歷有限,并沒有發現這樣的 情況。
那么,實際的演示一下吧。我們來繪制一些半透明和不透明的球體。假設有三個球體,一個紅色不透明的,一個綠色半透明的,一個藍色半透明的。紅色最遠,綠色 在中間,藍色最近。根據前面所講述的內容,紅色不透明球體必須首先繪制,而綠色和藍色則可以隨意修改順序。這里為了演示不注意設置深度緩沖的危害,我們故 意先繪制最近的藍色球體,再繪制綠色球體。
為了讓這些球體有一點立體感,我們使用光照。在(1,?1,?-1)處設置一個白色的光源。代碼如下:
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);
}
每一個球體顏色不同。所以它們的材質也都不同。這里用一個函數來設置材質。
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);
}
有了這兩個函數,我們就可以根據前面的知識寫出整個程序代碼了。這里只給出了繪制的部分,其它部分大家可以自行完成。
void?myDisplay(void)
{
????//?定義一些材質顏色
????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);
????//?啟動混合并設置混合因子
????glEnable(GL_BLEND);
????glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA,?GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
????//?設置光源
????setLight();
????//?以(0,?0,?0.5)為中心,繪制一個半徑為.3的不透明紅色球體(離觀察者最遠)
????setMatirial(red_color,?30.0);
????glPushMatrix();
????glTranslatef(0.0f,?0.0f,?0.5f);
????glutSolidSphere(0.3,?30,?30);
????glPopMatrix();
????//?下面將繪制半透明物體了,因此將深度緩沖設置為只讀
????glDepthMask(GL_FALSE);
????//?以(0.2,?0,?-0.5)為中心,繪制一個半徑為.2的半透明藍色球體(離觀察者最近)
????setMatirial(blue_color,?30.0);
????glPushMatrix();
????glTranslatef(0.2f,?0.0f,?-0.5f);
????glutSolidSphere(0.2,?30,?30);
????glPopMatrix();
????//?以(0.1,?0,?0)為中心,繪制一個半徑為.15的半透明綠色球體(在前兩個球體之間)
????setMatirial(green_color,?30.0);
????glPushMatrix();
????glTranslatef(0.1,?0,?0);
????glutSolidSphere(0.15,?30,?30);
????glPopMatrix();
????//?完成半透明物體的繪制,將深度緩沖區恢復為可讀可寫的形式
????glDepthMask(GL_TRUE);
????glutSwapBuffers();
}
大家也可以將上面兩處glDepthMask刪去,結果會看到最近的藍色球雖然是半透明的,但它的背后直接就是紅色球了,中間的綠色球沒有被正確繪制。
小結:
本課介紹了OpenGL混合功能的相關知識。
混合就是在繪制時,不是直接把新的顏色覆蓋在原來舊的顏色上,而是將新的顏色與舊的顏色經過一定的運算,從而產生新的顏色。新的顏色稱為源顏色,原來舊的顏色稱為目標顏色。傳統意義上的混合,是將源顏色乘以源因子,目標顏色乘以目標因子,然后相加。
源 因子和目標因子是可以設置的。源因子和目標因子設置的不同直接導致混合結果的不同。將源顏色的alpha值作為源因子,用1.0減去源顏色alpha值作 為目標因子,是一種常用的方式。這時候,源顏色的alpha值相當于“不透明度”的作用。利用這一特點可以繪制出一些半透明的物體。
在進行混合時,繪制的順序十分重要。因為在繪制時,正要繪制上去的是源顏色,原來存在的是目標顏色,因此先繪制的物體就成為目標顏色,后來繪制的則成為源顏色。繪制的順序要考慮清楚,將目標顏色和設置的目標因子相對應,源顏色和設置的源因子相對應。
在進行三維混合時,不僅要考慮源因子和目標因子,還應該考慮深度緩沖區。必須先繪制所有不透明的物體,再繪制半透明的物體。在繪制半透明物體時前,還需要將深度緩沖區設置為只讀形式,否則可能出現畫面錯誤。
假設我們需要繪制這樣一個場景:透過紅色的玻璃去看綠色的物體,那么可以先繪制綠色的物體,再繪制紅色玻璃。在繪制紅色玻璃的時候,利用“混合”功能,把將要繪制上去的紅色和原來的綠色進行混合,于是得到一種新的顏色,看上去就好像玻璃是半透明的。
要使用OpenGL的混合功能,只需要調用:glEnable(GL_BLEND);即可。
要關閉OpenGL的混合功能,只需要調用:glDisable(GL_BLEND);即可。
注意:只有在RGBA模式下,才可以使用混合功能,顏色索引模式下是無法使用混合功能的。
一、源因子和目標因子
前面我們已經提到,混合需要把原來的顏色和將要畫上去的顏色找出來,經過某種方式處理后得到一種新的顏色。這里把將要畫上去的顏色稱為“源顏色”,把原來的顏色稱為“目標顏色”。
OpenGL 會把源顏色和目標顏色各自取出,并乘以一個系數(源顏色乘以的系數稱為“源因子”,目標顏色乘以的系數稱為“目標因子”),然后相加,這樣就得到了新的顏 色。(也可以不是相加,新版本的OpenGL可以設置運算方式,包括加、減、取兩者中較大的、取兩者中較小的、邏輯運算等,但我們這里為了簡單起見,不討 論這個了)
下面用數學公式來表達一下這個運算方式。假設源顏色的四個分量(指紅色,綠色,藍色,alpha值)是(Rs,?Gs,?Bs, ?As),目標顏色的四個分量是(Rd,?Gd,?Bd,?Ad),又設源因子為(Sr,?Sg,?Sb,?Sa),目標因子為(Dr,?Dg,?Db, ?Da)。則混合產生的新顏色可以表示為:
(Rs*Sr+Rd*Dr,?Gs*Sg+Gd*Dg,?Bs*Sb+Bd*Db,?As*Sa+Ad*Da)
當然了,如果顏色的某一分量超過了1.0,則它會被自動截取為1.0,不需要考慮越界的問題。
源因子和目標因子是可以通過glBlendFunc函數來進行設置的。glBlendFunc有兩個參數,前者表示源因子,后者表示目標因子。這兩個參數可以是多種值,下面介紹比較常用的幾種。
GL_ZERO:?????表示使用0.0作為因子,實際上相當于不使用這種顏色參與混合運算。
GL_ONE:??????表示使用1.0作為因子,實際上相當于完全的使用了這種顏色參與混合運算。
GL_SRC_ALPHA:表示使用源顏色的alpha值來作為因子。
GL_DST_ALPHA:表示使用目標顏色的alpha值來作為因子。
GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA:表示用1.0減去源顏色的alpha值來作為因子。
GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA:表示用1.0減去目標顏色的alpha值來作為因子。
除 此以外,還有GL_SRC_COLOR(把源顏色的四個分量分別作為因子的四個分量)、GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR、 GL_DST_COLOR、GL_ONE_MINUS_DST_COLOR等,前兩個在OpenGL舊版本中只能用于設置目標因子,后兩個在OpenGL 舊版本中只能用于設置源因子。新版本的OpenGL則沒有這個限制,并且支持新的GL_CONST_COLOR(設定一種常數顏色,將其四個分量分別作為 因子的四個分量)、GL_ONE_MINUS_CONST_COLOR、GL_CONST_ALPHA、 GL_ONE_MINUS_CONST_ALPHA。另外還有GL_SRC_ALPHA_SATURATE。新版本的OpenGL還允許顏色的alpha 值和RGB值采用不同的混合因子。但這些都不是我們現在所需要了解的。畢竟這還是入門教材,不需要整得太復雜~
舉例來說:
如果設置了glBlendFunc(GL_ONE,?GL_ZERO);,則表示完全使用源顏色,完全不使用目標顏色,因此畫面效果和不使用混合的時候一致(當然效率可能會低一點點)。如果沒有設置源因子和目標因子,則默認情況就是這樣的設置。
如果設置了glBlendFunc(GL_ZERO,?GL_ONE);,則表示完全不使用源顏色,因此無論你想畫什么,最后都不會被畫上去了。(但這并不是說這樣設置就沒有用,有些時候可能有特殊用途)
如 果設置了glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA,?GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);,則表示源顏色乘以自身的alpha 值,目標顏色乘以1.0減去源顏色的alpha值,這樣一來,源顏色的alpha值越大,則產生的新顏色中源顏色所占比例就越大,而目標顏色所占比例則減 小。這種情況下,我們可以簡單的將源顏色的alpha值理解為“不透明度”。這也是混合時最常用的方式。
如果設置了glBlendFunc(GL_ONE,?GL_ONE);,則表示完全使用源顏色和目標顏色,最終的顏色實際上就是兩種顏色的簡單相加。例如紅色(1,?0,?0)和綠色(0,?1,?0)相加得到(1,?1,?0),結果為黃色。
注意:
所 謂源顏色和目標顏色,是跟繪制的順序有關的。假如先繪制了一個紅色的物體,再在其上繪制綠色的物體。則綠色是源顏色,紅色是目標顏色。如果順序反過來,則 紅色就是源顏色,綠色才是目標顏色。在繪制時,應該注意順序,使得繪制的源顏色與設置的源因子對應,目標顏色與設置的目標因子對應。不要被混亂的順序搞暈 了。
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一、源因子和目標因子
前面我們已經提到,混合需要把原來的顏色和將要畫上去的顏色找出來,經過某種方式處理后得到一種新的顏色。這里把將要畫上去的顏色稱為“源顏色”,把原來的顏色稱為“目標顏色”。
OpenGL 會把源顏色和目標顏色各自取出,并乘以一個系數(源顏色乘以的系數稱為“源因子”,目標顏色乘以的系數稱為“目標因子”),然后相加,這樣就得到了新的顏 色。(也可以不是相加,新版本的OpenGL可以設置運算方式,包括加、減、取兩者中較大的、取兩者中較小的、邏輯運算等,但我們這里為了簡單起見,不討 論這個了)
下面用數學公式來表達一下這個運算方式。假設源顏色的四個分量(指紅色,綠色,藍色,alpha值)是(Rs,?Gs,?Bs, ?As),目標顏色的四個分量是(Rd,?Gd,?Bd,?Ad),又設源因子為(Sr,?Sg,?Sb,?Sa),目標因子為(Dr,?Dg,?Db, ?Da)。則混合產生的新顏色可以表示為:
(Rs*Sr+Rd*Dr,?Gs*Sg+Gd*Dg,?Bs*Sb+Bd*Db,?As*Sa+Ad*Da)
當然了,如果顏色的某一分量超過了1.0,則它會被自動截取為1.0,不需要考慮越界的問題。
源因子和目標因子是可以通過glBlendFunc函數來進行設置的。glBlendFunc有兩個參數,前者表示源因子,后者表示目標因子。這兩個參數可以是多種值,下面介紹比較常用的幾種。
GL_ZERO:?????表示使用0.0作為因子,實際上相當于不使用這種顏色參與混合運算。
GL_ONE:??????表示使用1.0作為因子,實際上相當于完全的使用了這種顏色參與混合運算。
GL_SRC_ALPHA:表示使用源顏色的alpha值來作為因子。
GL_DST_ALPHA:表示使用目標顏色的alpha值來作為因子。
GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA:表示用1.0減去源顏色的alpha值來作為因子。
GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA:表示用1.0減去目標顏色的alpha值來作為因子。
除 此以外,還有GL_SRC_COLOR(把源顏色的四個分量分別作為因子的四個分量)、GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR、 GL_DST_COLOR、GL_ONE_MINUS_DST_COLOR等,前兩個在OpenGL舊版本中只能用于設置目標因子,后兩個在OpenGL 舊版本中只能用于設置源因子。新版本的OpenGL則沒有這個限制,并且支持新的GL_CONST_COLOR(設定一種常數顏色,將其四個分量分別作為 因子的四個分量)、GL_ONE_MINUS_CONST_COLOR、GL_CONST_ALPHA、 GL_ONE_MINUS_CONST_ALPHA。另外還有GL_SRC_ALPHA_SATURATE。新版本的OpenGL還允許顏色的alpha 值和RGB值采用不同的混合因子。但這些都不是我們現在所需要了解的。畢竟這還是入門教材,不需要整得太復雜~
舉例來說:
如果設置了glBlendFunc(GL_ONE,?GL_ZERO);,則表示完全使用源顏色,完全不使用目標顏色,因此畫面效果和不使用混合的時候一致(當然效率可能會低一點點)。如果沒有設置源因子和目標因子,則默認情況就是這樣的設置。
如果設置了glBlendFunc(GL_ZERO,?GL_ONE);,則表示完全不使用源顏色,因此無論你想畫什么,最后都不會被畫上去了。(但這并不是說這樣設置就沒有用,有些時候可能有特殊用途)
如 果設置了glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA,?GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);,則表示源顏色乘以自身的alpha 值,目標顏色乘以1.0減去源顏色的alpha值,這樣一來,源顏色的alpha值越大,則產生的新顏色中源顏色所占比例就越大,而目標顏色所占比例則減 小。這種情況下,我們可以簡單的將源顏色的alpha值理解為“不透明度”。這也是混合時最常用的方式。
如果設置了glBlendFunc(GL_ONE,?GL_ONE);,則表示完全使用源顏色和目標顏色,最終的顏色實際上就是兩種顏色的簡單相加。例如紅色(1,?0,?0)和綠色(0,?1,?0)相加得到(1,?1,?0),結果為黃色。
注意:
所 謂源顏色和目標顏色,是跟繪制的順序有關的。假如先繪制了一個紅色的物體,再在其上繪制綠色的物體。則綠色是源顏色,紅色是目標顏色。如果順序反過來,則 紅色就是源顏色,綠色才是目標顏色。在繪制時,應該注意順序,使得繪制的源顏色與設置的源因子對應,目標顏色與設置的目標因子對應。不要被混亂的順序搞暈 了。
三、實現三維混合
也許你迫不及待的想要繪制一個三維的帶有半透明物體的場景了。但是現在恐怕還不行,還有一點是在進行三維場景的混合時必須注意的,那就是深度緩沖。
深 度緩沖是這樣一段數據,它記錄了每一個像素距離觀察者有多近。在啟用深度緩沖測試的情況下,如果將要繪制的像素比原來的像素更近,則像素將被繪制。否則, 像素就會被忽略掉,不進行繪制。這在繪制不透明的物體時非常有用——不管是先繪制近的物體再繪制遠的物體,還是先繪制遠的物體再繪制近的物體,或者干脆以 混亂的順序進行繪制,最后的顯示結果總是近的物體遮住遠的物體。
然而在你需要實現半透明效果時,發現一切都不是那么美好了。如果你繪制了一個近距離的半透明物體,則它在深度緩沖區內保留了一些信息,使得遠處的物體將無法再被繪制出來。雖然半透明的物體仍然半透明,但透過它看到的卻不是正確的內容了。
要 解決以上問題,需要在繪制半透明物體時將深度緩沖區設置為只讀,這樣一來,雖然半透明物體被繪制上去了,深度緩沖區還保持在原來的狀態。如果再有一個物體 出現在半透明物體之后,在不透明物體之前,則它也可以被繪制(因為此時深度緩沖區中記錄的是那個不透明物體的深度)。以后再要繪制不透明物體時,只需要再 將深度緩沖區設置為可讀可寫的形式即可。嗯?你問我怎么繪制一個一部分半透明一部分不透明的物體?這個好辦,只需要把物體分為兩個部分,一部分全是半透明 的,一部分全是不透明的,分別繪制就可以了。
即使使用了以上技巧,我們仍然不能隨心所欲的按照混亂順序來進行繪制。必須是先繪制不透明的物體,然 后繪制透明的物體。否則,假設背景為藍色,近處一塊紅色玻璃,中間一個綠色物體。如果先繪制紅色半透明玻璃的話,它先和藍色背景進行混合,則以后繪制中間 的綠色物體時,想單獨與紅色玻璃混合已經不能實現了。
總結起來,繪制順序就是:首先繪制所有不透明的物體。如果兩個物體都是不透明的,則誰先誰后 都沒有關系。然后,將深度緩沖區設置為只讀。接下來,繪制所有半透明的物體。如果兩個物體都是半透明的,則誰先誰后只需要根據自己的意愿(注意了,先繪制 的將成為“目標顏色”,后繪制的將成為“源顏色”,所以繪制的順序將會對結果造成一些影響)。最后,將深度緩沖區設置為可讀可寫形式。
調用glDepthMask(GL_FALSE);可將深度緩沖區設置為只讀形式。調用glDepthMask(GL_TRUE);可將深度緩沖區設置為可讀可寫形式。
一 些網上的教程,包括大名鼎鼎的NeHe教程,都在使用三維混合時直接將深度緩沖區禁用,即調用glDisable(GL_DEPTH_TEST);。這樣 做并不正確。如果先繪制一個不透明的物體,再在其背后繪制半透明物體,本來后面的半透明物體將不會被顯示(被不透明的物體遮住了),但如果禁用深度緩沖, 則它仍然將會顯示,并進行混合。NeHe提到某些顯卡在使用glDepthMask函數時可能存在一些問題,但可能是由于我的閱歷有限,并沒有發現這樣的 情況。
那么,實際的演示一下吧。我們來繪制一些半透明和不透明的球體。假設有三個球體,一個紅色不透明的,一個綠色半透明的,一個藍色半透明的。紅色最遠,綠色 在中間,藍色最近。根據前面所講述的內容,紅色不透明球體必須首先繪制,而綠色和藍色則可以隨意修改順序。這里為了演示不注意設置深度緩沖的危害,我們故 意先繪制最近的藍色球體,再繪制綠色球體。
為了讓這些球體有一點立體感,我們使用光照。在(1,?1,?-1)處設置一個白色的光源。代碼如下:
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);
}
每一個球體顏色不同。所以它們的材質也都不同。這里用一個函數來設置材質。
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);
}
有了這兩個函數,我們就可以根據前面的知識寫出整個程序代碼了。這里只給出了繪制的部分,其它部分大家可以自行完成。
void?myDisplay(void)
{
????//?定義一些材質顏色
????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);
????//?啟動混合并設置混合因子
????glEnable(GL_BLEND);
????glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA,?GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
????//?設置光源
????setLight();
????//?以(0,?0,?0.5)為中心,繪制一個半徑為.3的不透明紅色球體(離觀察者最遠)
????setMatirial(red_color,?30.0);
????glPushMatrix();
????glTranslatef(0.0f,?0.0f,?0.5f);
????glutSolidSphere(0.3,?30,?30);
????glPopMatrix();
????//?下面將繪制半透明物體了,因此將深度緩沖設置為只讀
????glDepthMask(GL_FALSE);
????//?以(0.2,?0,?-0.5)為中心,繪制一個半徑為.2的半透明藍色球體(離觀察者最近)
????setMatirial(blue_color,?30.0);
????glPushMatrix();
????glTranslatef(0.2f,?0.0f,?-0.5f);
????glutSolidSphere(0.2,?30,?30);
????glPopMatrix();
????//?以(0.1,?0,?0)為中心,繪制一個半徑為.15的半透明綠色球體(在前兩個球體之間)
????setMatirial(green_color,?30.0);
????glPushMatrix();
????glTranslatef(0.1,?0,?0);
????glutSolidSphere(0.15,?30,?30);
????glPopMatrix();
????//?完成半透明物體的繪制,將深度緩沖區恢復為可讀可寫的形式
????glDepthMask(GL_TRUE);
????glutSwapBuffers();
}
大家也可以將上面兩處glDepthMask刪去,結果會看到最近的藍色球雖然是半透明的,但它的背后直接就是紅色球了,中間的綠色球沒有被正確繪制。
小結:
本課介紹了OpenGL混合功能的相關知識。
混合就是在繪制時,不是直接把新的顏色覆蓋在原來舊的顏色上,而是將新的顏色與舊的顏色經過一定的運算,從而產生新的顏色。新的顏色稱為源顏色,原來舊的顏色稱為目標顏色。傳統意義上的混合,是將源顏色乘以源因子,目標顏色乘以目標因子,然后相加。
源 因子和目標因子是可以設置的。源因子和目標因子設置的不同直接導致混合結果的不同。將源顏色的alpha值作為源因子,用1.0減去源顏色alpha值作 為目標因子,是一種常用的方式。這時候,源顏色的alpha值相當于“不透明度”的作用。利用這一特點可以繪制出一些半透明的物體。
在進行混合時,繪制的順序十分重要。因為在繪制時,正要繪制上去的是源顏色,原來存在的是目標顏色,因此先繪制的物體就成為目標顏色,后來繪制的則成為源顏色。繪制的順序要考慮清楚,將目標顏色和設置的目標因子相對應,源顏色和設置的源因子相對應。
在進行三維混合時,不僅要考慮源因子和目標因子,還應該考慮深度緩沖區。必須先繪制所有不透明的物體,再繪制半透明的物體。在繪制半透明物體時前,還需要將深度緩沖區設置為只讀形式,否則可能出現畫面錯誤。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的OpenGL混合模式的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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