Alpha预乘-混合与不混合[转]

作者：John McDonald，于2013年1月31日上午07:57发布

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Alpha Blending几乎是每个3D应用程序的一小部分，但却很重要。从概念上讲，alpha混合用于传达表面的透明度。通常，消费者应用程序（游戏）倾向于使用RGB来传达下层表面的颜色，依赖于alpha通道来指示该颜色的“不透明度”。更具体地说，当在管道中启用alpha混合时，开发人员倾向于使用此表单进行混合：

DestinationColor.rgb = (SourceColor.rgb * SourceColor.a) + (DestinationColor.rgb * (1 - SourceColor.a));

在旧的，固定的功能中，这将被称为“SourceAlpha，InvSourceAlpha”; 也被称为“后倍增α”。然而，这种形式的alpha混合存在一个严重的缺陷：在许多情况下它会导致错误的颜色！最简单的这些情况可以通过一个简单的双像素图像来说明：

一个红色像素，红色= 1，alpha为1，绿色像素为绿色= 1，alpha为0.10

考虑上面的图像，其分辨率为2x1像素。艺术家想要传达的是，在绿色像素旁边有一个红色的不透明像素，它只会给它背后的物体带来最轻微的绿色。但是，当我们生成下一个mipmap级别1x1级别时会发生一些有趣的事情。结果可能令人惊讶; 生成的mipmapped纹素是这样的：

RGBA =（0.5,0.5,0,0.55）

当我们接近这个mipmap级别时，我们将获得与使用2x1级别时非常不同的结果 - 完全是因为我们决定使用postmultiplied级别。您可以在以下图片中看到这一点：

规范图像测试“mandrill”的三个版本。第一个，原始的mandrill。第二个包含与我们的2x1图像混合时的mandrill，最后一个与2x1纹理的1x1 mipmap混合。

输入预乘的alpha

使用预乘的alpha，我们在存储之前首先将纹理组件乘以alpha组件。我们还修改了混合函数，将SourceColor.a更改为One：

DestinationColor.rgb = (SourceColor.rgb * One) + (DestinationColor.rgb * (1 - SourceColor.a));

使用预乘的alpha，我们的原始纹理看起来像这样：

我们的2x1纹理，准备好预乘alpha。R =（1,0,0,1），G =（0,0.1,0,0.1）

此纹理的1x1 mipmap级别如下所示：

我们预乘的alpha纹理的1x1 mipmap。RGBA =（0.5,0.05,0,0.55）

这是很多更合理。我们仍然丢失了一些信息（请注意，如果绿色组件足够小，或者如果我们的精度太低，绿色将完全消失），但我们保留了更高分辨率的mipmap的意图。为了比较，这里再次是图像，增加了我们的预乘混合器：

所有版本的mandrill。从上到下的顺序，原始的mandrill，原始的mandrill由我们的预乘α2x1覆盖，后乘α2x1，预乘1x1，最后是后乘1x1。

从我们的后乘世界过渡

方便地，从后乘的α管道到利用预乘的α的管道的转换是微不足道的。在纹理保存时间或资产烘焙时间，甚至加载时间，将每个非alpha通道乘以alpha。那是：

OutputTexture.rgb = InputTexture.rgb * InputTexture.a; OutputTexture.a = InputTexture.a;

并且不要忘记修改“alpha混合启用”以使用One作为Source Alpha值。如果我们将预乘的alpha插入到原始混合方程中，很容易看到切换到预乘的alpha会给出完全相同的结果：

DestinationColor.rgb = ((SourceColor.rgb * SourceColor.a) * One) + (DestinationColor.rgb * (1 - SourceColor.a));

所以你可能会问：如果结果相同，为什么还要加倍预乘？原因是纹理过滤。从纹理中获取样本时，除非已禁用纹理过滤，否则硬件会将相邻纹理像素混合在一起并返回加权平均值作为结果。使用传统的后乘法alpha，此结果将不正确。

原文地址：https://developer.nvidia.com/content/alpha-blending-pre-or-not-pre