简介

在计算机图形学中，不透明物体很容易绘制。如果我们观察屏幕上的特定像素，场景中可能会有零个、一个或多个与该像素重叠的物体。由于深度缓冲区的存在，您不必担心哪个物体在最上面。您只需开始绘制该像素上的第一个物体，记住它的深度，当您到达下一个物体时，将第二个物体的深度与之前物体的深度进行比较，如果它更小，则用第二个物体的颜色覆盖像素，否则什么也不做。

对于半透明物体，事情就更复杂了。GPU 不能仅仅根据深度值选择覆盖像素的颜色或保留它。相反，GPU 需要将透明物体的颜色与它后面的物体的颜色混合。但是，如果它还没有绘制后面的物体，它就无法知道后面的物体的颜色。深度缓冲区在这里就无济于事；您绘制物体的顺序突然变得非常重要。

这个问题有很多解决方案。显而易见的解决方案是对所有物体从最远到最近进行排序（或者说是这样？）。但是排序的成本可能非常高，尤其是在每次场景发生变化时都需要重新排序，包括每次相机移动时。幸运的是，有一些技术可以避免这样做，但它们都有局限性。

我们可以使用累积缓冲区来模拟透明度。例如，想象一个包含不透明物体和一块 50% 透明的彩色玻璃的场景。我们将使用的技巧是，我们将渲染此场景两次：一次是将所有物体（包括玻璃）都绘制成完全不透明的。第二次我们只渲染不透明物体，并跳过渲染透明物体。使用累积缓冲区，我们计算两个帧的平均值。结果将是，在玻璃窗格所在的位置，它后面物体的 50% 的光线会穿透。

通过在累积缓冲区中平均两个以上的帧，或通过用不同的值乘以每个帧，您可以轻松地改变透明度。然而，这种技术的局限性在于，当您有两个或多个透明物体直接彼此重叠时，它无法正常工作。在现实生活中，两块 50% 透明的玻璃窗格只会使它们后面物体的 25% 的光线穿透。然而，使用累积缓冲区技巧，您仍然可以看到它们后面物体的 50%。

使用累积缓冲区的次序无关透明度

使物体透明的常用方法是更改其纹理中的 alpha 通道。因此，从一个只查找纹理的非常简单的片段着色器开始，我们引入了 alpha 通道的可配置截止值。如果 alpha 值低于截止值，我们就只绘制该片段，否则我们将它绘制成不透明的。

varying vec2 texcoord;
uniform sampler2D texture;
uniform float alpha_cutoff;

void main(void) {        
  vec4 color = texture2D(texture, texcoord);

  // Don't draw pixels with an alpha value lower than the cutoff
  if(color.a < alpha_cutoff)
    discard;

  gl_FragColor = color;
}

然后，我们将场景绘制两次。一次使用 1/3 的截止值。透明度为 50% 的物体将在第一次传递中绘制。第二次我们使用 2/3 的截止值。透明度为 50% 的物体不会在这次传递中绘制。然后我们从累积缓冲区获取两次传递的平均值并将其发送到屏幕。

glUniform1f(uniform_alpha_cutoff, 1.0 / 3.0);
draw_scene();
glAccum(GL_LOAD, 0.5);

glUniform1f(uniform_alpha_cutoff, 2.0 / 3.0);
draw_scene();
glAccum(GL_ACCUM, 0.5);

glAccum(GL_RETURN, 1);
glSwapBuffers();

练习

修改上面的代码，使其仍然只绘制场景两次，但使其适用于 80% 透明的物体。
修改上面的代码，使其绘制场景超过两次，使其适用于所有透明度为 25%、50% 或 75% 的物体。
尝试在任何以前的教程中实现这种技术。
你能将这种技术与抗锯齿、运动模糊和/或景深有效地结合起来吗？
对物体进行排序似乎是完美的方法。但是，物体可以具有奇怪的形状，并且两个物体之间可能没有明确的顺序。例如，考虑两个互锁的圆环。但是，对所有单个三角形进行排序怎么样？