《OpenGL ES 3.x 游戏开发》之利用 Alpha 透明度进行测试

学习笔记内容摘录

《OpenGL ES 3.x 游戏开发》之利用 Alpha 透明度进行测试

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标签: OpenGL  

在前面的博客文章中有提到 OpenGL 裁剪测试及注意点,并且裁剪测试只能裁剪一个矩形区域,相当于就是把整个内容都绘制上去了,但是透过一个小矩形区域来看绘制的物体。

除了透过矩形区域,还可以实现透过任意形状区域来观察物体,这就是要用到 OpenGL 的 Alpha 透明度测试。

关于 Alpha 透明度测试,在 用 OpenGL 对视频帧内容进行替换 也用实践用到过。

在 OpenGL 中,每个颜色都有四个色彩通道 — RGBA,其中 A 就是 Alpha 透明度通道,可以利用它的值进行检测。

Alpha 测试的基本原理为,当绘制一个片元时,首先检测其 Alpha 值,若 Alpha 值满足要求,就通过测试,绘制此片元,否则丢弃此片元,不进行绘制。

比如如下的场景:

如果是裁剪测试,只能屏幕上透过一个矩形区域来观察实际场景。

而换成 Alpha 测试,就可以实现透过任意形状的观察,效果如下:

图上的内容实际由三部分组成,树、地形、中间带透明度的边框。

正因为绘制的边框带透明度,才不会全部遮住后面的内容。

具体绘制代码如下:

            GLES20.glClear(GLES20.GL_DEPTH_BUFFER_BIT or GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT)
            // 打开深度检测
             GLES20.glEnable(GLES20.GL_DEPTH_TEST)
			// 设置相机和观察矩阵,绘制地形和树
            MatrixState.setProjectFrustum(-ratio!!, ratio!!, -1f, 1f, 1f, 100f)
            MatrixState.setCamera(cx, 0f, cz, 0f, 0f, 0f, 0f, 1.0f, 0f)

            MatrixState.pushMatrix()
            MatrixState.translate(0f, -2f, 0f)
            // 绘制地形
            desert!!.drawSelf(desertId)
            MatrixState.popMatrix()
			// 开启混合,因为树要和地形有混合的地方
            GLES20.glEnable(GLES20.GL_BLEND)
			// 设置混合因子
            GLES20.glBlendFunc(GLES20.GL_SRC_ALPHA, GLES20.GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA)
            MatrixState.pushMatrix()
            MatrixState.translate(0f, -2f, 0f)
            // 绘制树
            tg!!.drawSelf(treeId)
            MatrixState.popMatrix()
			// 关闭混合
            GLES20.glDisable(GLES20.GL_BLEND)
			// 清除深度缓冲
            GLES20.glClear(GLES20.GL_DEPTH_BUFFER_BIT)
			// 设置相机和投影矩阵来绘制带透明度的边框
            MatrixState.pushMatrix()
            MatrixState.setProjectOrtho(-1f, 1f, -1f, 1f, 1f, 100f)
            MatrixState.setCamera(0f, 0f, 3f, 0f, 0f, 0f, 0f, 1.0f, 0.0f)
            rect!!.drawSelf(maskTextureId)
            MatrixState.popMatrix()

这里面绘制带透明度的边框时清除了一次深度缓冲,因为带透明度边框不属于主场景,不应该和主场景中的物体以同一标准进行深度检测,否则可能会产生不正确的视觉效果。

具体实现

Alpha 测试的重点在于片段着色器的处理,在这里可以对每一个片段进行处理,根据 Alpha 来决定是否抛弃它。

precision mediump float;
varying vec2 vTextureCoord; //接收从顶点着色器过来的参数
uniform sampler2D sTexture;//纹理内容数据
void main() { 
	//给此片元从纹理中采样出颜色值 
   vec4 bcolor = texture2D(sTexture, vTextureCoord);
   if(bcolor.a<0.6) {
   		discard;
   } else {
      gl_FragColor=bcolor;
}}

根据具体的图片透明度,这里,如果透明度小于 0.6 ,就抛弃这个片元,否则的话就赋值给原本采样的颜色。

其中,在 GLSL 着色器语言中,discard 代表放弃该片元。

而 texture2D 方法代表纹理采样,它的结果类型是一个向量,向量在着色器代码中的地位非常重要,可以方便地存储以及操作 颜色位置纹理坐标 等不仅包含一个组成部分的量。

对于一个向量,有时需要单独访问向量中的某个分量,基本语法为 <向量名>.<分量名>,从不同的角度来看,它的每个分量代表的含义是不同的:

  • 将向量看作颜色时,可以使用 r、g、b、a 四个分量名,分别代表红、绿、蓝、透明度 4 个色彩通道。
vec4 aColor;
aColor.r = 0.6;
aColor.g = 0.8;

若向量是 4 维的,可以使用的分量名为 r、g、b、a;若向量是 3 维的,可以使用的分量名为 r、g、b;若是 2 维的,可以使用的 r、g 两个分量名。

  • 将向量看作位置时,可以使用 x、y、z、w 四个分量名,分别代表 x 轴、y 轴、z 轴分量及 w 值。

    vec4 aPosition;
    aPosition.x = 34.2
    aPosition.z = 12.2
    

    若向量是 4 维的,可以使用的分量名为 x、y、z、w;若向量是 3 维的,可以使用的分量名为 x、y、z;若是 2 维的,可以使用的 x、y 两个分量名。

  • 将向量看作纹理坐标时,可以使用 s、t、p、q 四个分量名,分别代表纹理坐标的不同分量。

    vec4 aTexCoor;
    aTexCoor.s = 0.45;
    aTexCoor.t = 0.22;
    

    若向量是 4 维的,可以使用的分量名为 s、t、p、q;若向量是 3 维的,可以使用的分量名为 s、t、p;若是 2 维的,可以使用的 s、t 两个分量名。

除了使用 . 的形式来访问分量名,还可以将向量看作一个数组,用下标来进行访问:

aColor[0] = 0.4;
aPostion[2] = 0.34;
aTexCoorp[1] = 0.12;

理解了 discard 的作用和向量各分量的含义,就很容易明白 Alpha 测试的原理了。

实际上,Alpha 测试并不是渲染管线上要进行的操作流程,而是我们自己想出的根据 Alpha 透明度值对片元进行处理罢了。

具体的实现可以参考我的 Github 项目,求一波 Star 。

https://github.com/glumes/AndroidOpenGLTutorial

参考

  1. 《OpenGL ES 3.x 游戏开发》

最后

俗话说:

独学而无友,则孤陋而寡闻

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