OpenGL混色

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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。

1.源因子和目标因子

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） 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) 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。
  • 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 GL_SRC_COLOR与GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR在OpenGL旧版本中只能用于设置目标因子，GL_DST_COLOR与GL_ONE_MINUS_DST_COLOR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。

2.模式示例

  • 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。

3.对两种示例模式的具体解释:

模式一:

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GLES20.glEnable(GLES20.GL_BLEND);  
GLES20.glBlendFunc(GLES20.GL_SRC_ALPHA, GLES20.GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

模式二:

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GLES20.glEnable(GLES20.GL_BLEND);  
GLES20.glBlendFunc(GLES20.GL_ONE, GLES20.GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

模式一是传统的alpha通道混合，这种模式下颜色和alpha值是分立的，rgb决定颜色，alpha决定..（英文是决定how solid it is 水平有限找不到准确的中文来表达） 在数学上表达式是：blend(source, dest) = (source.rgb * source.a) + (dest.rgb * (1 – source.a)).要注意的是这种模式下，透明只跟alpha有关，跟rgb值无关，一个透明的颜色，不透明的颜色有相同的rgb值，只要alpha=0即可。

模式二是alpha预乘的混合（Premultiplied Alpha Blending），这种模式下rgb与alpha是联系在一起的，数学上的表达式是 blend(source, dest) = source.rgb + (dest.rgb * (1 – source.a)),在这种模式下，透明的表示是rgb值都为0.

4.EGLSurface背景透明设置

在OpenGL绘制中,除了设置混色外,还要设置EGLSurface配置支持Alpha,如果不设置EGL相关的EGLSurface支持透明,就算OpenGL函数中开启混色,绘制完成后仍是有黑色背景.

4.1GLSurfaceView

在onSurfaceCreated里，调用GLES20.glClearColor(0f, 0f, 0f, 0f);alpha为0，即透明。

然后，对surfaceview要作一定处理：

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mGLSurfaceView.setEGLConfigChooser(8, 8, 8, 8, 16, 0);
TestRenderer renderer = new TestRenderer();
mGLSurfaceView.setRender(renderer);
mGLSurfaceView.getHolder().setFormat(PixelFormat.TRANSLUCENT);
mGLSurfaceView.setZOrderOnTop(true);

4.2SurfaceTexture或Surface构造的Surface

EGL14.eglChooseConfig中config数组增加EGL10.EGL_ALPHA_SIZE配置:

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int[] CONFIG_RGBA = {
          EGL10.EGL_RED_SIZE, 8,
          EGL10.EGL_GREEN_SIZE, 8,
          EGL10.EGL_BLUE_SIZE, 8,
          EGL10.EGL_ALPHA_SIZE, 8,
          EGL10.EGL_RENDERABLE_TYPE, EGL_OPENGL_ES2_BIT,
          EGL10.EGL_NONE
  };

5.实现三维混合

在进行三维场景的混合时必须注意的是深度缓冲。

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。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。

glBlendFunc函数官网文档

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