第七章 透明效果（3）

目录

• 1.开启深度写入的半透明效果
• 2.ShaderLab的混合命令
  • 2.1 混合等式和参数
  • 2.2 混合操做
  • 2.3 常见的混合类型
• 3.双面渲染的透明效果
  • 3.1 透明度测试的双面渲染
  • 3.2透明度混合的双面渲染

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1.开启深度写入的半透明效果

在上一节，咱们给出了一种因为关闭深度写入而形成的错误排序状况。一种解决方法是使用两个Pass来渲染模型：
第一个Pass开启深度写入，但不输出颜色，它的目的仅仅是为了把该模型的深度值写入深度缓冲中；第二个Pass进行正常的透明度混合，因为上一个Pass已经获得了逐像素的正确的深度信息，该Pass就能够按照像素级别的深度排序结果进行透明渲染。但这种方法的缺点在于，多使用一个Pass会对性能形成必定的影响。在本节最后，咱们能够获得相似下图的效果：

能够看出，使用这种方法，咱们仍然能够实现模型与它后面的背景混合的效果，但模型内部之间不会有任何真正的半透明效果。
本节使用的代码和AlphaBlend几乎同样，咱们只需在原来的基础上再增长一个新的Pass便可。

Properties{
_Color（"Main Tint",Color）=（1，1，1，1）
_MainTex("Main Tex",2D)="white"{}
_AlphaScale("Alpha Scale",Range(0,1))=1
}
SunShader{
Tags{"Queue"="Transparent" "IgnoreProjector"="True" "RenderType"="Transpraent"}
//Extra pass that renders to depth buffer only
Pass{
Zwrite On
ColorMaxk 0
}
Pass{
//和上一节同样的代码
}
}
Fallback"Diffuse"

这个新添加的Pass的目的仅仅是为了把模型的深度信息写入深度缓冲中，从而剔除模型中被自身遮挡的片元。所以，Pass的第一行开启了深度写入。在第二行，咱们使用了一个新的渲染命令——ColorMask。在ShaderLab中，ColorMask用于设置颜色通道的写掩码（write mask）。它的语义以下：
ColorMask RGB|A|0|其它任何R、G、B、A的组合
当ColorMask设为0时，意味着该Pass不写入任何通道，即不会输出任何颜色。这正是咱们须要的——该Pass只需写入深度缓存便可。

2.ShaderLab的混合命令

在前面，咱们已经看到如何利用Blend命令进行混合。实际上，混合还有不少其余的用处，不只仅是用于透明度混合。在本节里，咱们将更加详细的了解混合中的细节问题。
咱们首先来看一下混合时如何实现的。当片元着色器产生一个颜色的时候，能够选择与颜色缓冲中的颜色进行混合。这样一来，混合就和两个操做数有关：源颜色（source color）和目标颜色（destination color）。源颜色，咱们用S表示，指的是由片元着色器产生的颜色值；目标颜色，咱们用D表示，指的是从颜色缓冲中读取到的颜色值。对它们进行混合后获得的输出颜色，咱们用O表示，它会从新写入到颜色缓冲中。咱们须要注意的是，当咱们谈及混合中的源颜色、目标颜色和输出颜色时，它们都包含了RGBA四个通道的值，而并不是仅仅是RGB通道。
想要使用混合，咱们必须首先开启它。在Unity中，咱们使用Blend（Blend Off命令除外）命令时，除了设置混合状态外也开启了混合。可是，在其余图形API中咱们是须要手动开启的。例如在OpenGl中，咱们须要使用glEnable（GL_BLEND）来开启混合。但在Unity中，它已经在背后为咱们作了这些工做。

2.1 混合等式和参数

前面咱们提到过，混合是一个逐片元的操做，并且它是不可编程的，但倒是高度可配置的。也就是说，咱们能够设置混合时使用的运算操做、混合因子等来影响混合。那么，这些配置又是如何实现的呢？
如今，咱们已知两个操做数：源颜色S和目标颜色D，想要得出输出颜色O就必须使用一个等式来计算。咱们把这个等式称为混合等式（blend equation）。进行混合时，咱们须要两个混合等式：一个用于混合RGB通道，一个用于混合A通道。当设置混合状态时，咱们实际上设置的就是混合等式中的操做和因子。在默认状况下，混合等式使用的操做都是加操做（咱们也可使用其它操做），咱们只需再设置一下混合因子便可。因为须要混合两个等式（分别用于混合RGB通道和A通道），每一个等式有两个因子（一个用于和源颜色相乘，一个用于和目标颜色相乘），所以一共须要四个因子。下表给出了ShaderLab中设置混合因子的命令。

能够发现，第一个命令只提供了两个因子，这意味着将使用一样的混合因子来混合RGB通道和A通道，即此时SrcFactorA将等于SrcFactor，DstFactorA将等于DstFactor。下面就是使用这些因子进行加法混合时使用的混合公式：

那么，这些混合因子能够由哪些值呢？下表给出了ShaderLab支持的几种混合因子:

使用上面的指令进行设置时，RGB通道的混合因子和A通道的混合因子都是同样的，有时咱们但愿可使用不一样的参数混合A通道，这时就能够利用Blend SrcFactor DstFactor，SrcFactorA DstFactorA指令。例如，咱们想要在混合后，输出颜色的透明度值就是源颜色的透明度，就可使用下面的指令：

Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha， One Zero

2.2 混合操做

在上面涉及的混合等式中，当把源颜色和目标颜色与它们对应的混合因子相乘后，咱们都是把它们的结果加起来做为输出颜色的。那么可不能够选择不使用加法，而使用减法呢？答案是确定的，咱们可使用ShaderLab的BlendOp BlendOperation命令，即混合操做命令。下表给出了ShaderLab中支持的混合操做。

混合操做命令一般是与混合因子命令一块儿工做的。但须要注意的是，当使用Min或Max混合操做时，混合因子实际上是不齐任何做用的，它们仅会判断原始的源颜色和目的颜色的比较结果。

2.3 常见的混合类型

经过混合操做和混合因子命令的组合，咱们能够获得一些相似Photoshop混合模式中的混合效果：

//正常（Normal），即透明度混合
Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
//柔和相加（soft Additive）
Blend OneMinusDstColor One
//正片叠底（Multiply），即相乘
Blend DstColor Zero
//两倍相乘（2x Multiply）
Blend DstColor SrcColor
//变暗（Darken）
BlendOp Min
Blend One One
//变亮（Lighten）
BlendOp Max
Blend One One
//滤色（Screen）
Blend OneMinusDstColor One
//等同于
Blend One OneMinusSrcColor
//线性减淡（Linear Dodge）
Blend One One

下图给出了上面不一样设置下获得的结果。

须要注意的是，虽然上面使用的Min和Max混合操做时仍然设置了混合因子，但实际上它们并不会对结果有任何影响，由于Min和Max混合操做会忽略混合因子。另外一点是，虽然上面有些混合模式并无设置混合操做的类型，可是它们默认就是使用加法操做，至关于设置了BlendOp Add。

3.双面渲染的透明效果

在现实生活中，若是一个物体是透明的，意味着咱们不只能够透过它看到其它物体的样子，也能够看到它的内部结构。但在前面实现的透明效果中，不管是透明度测试仍是透明度混合，咱们都没法观察到正方体内部及其背面的形状，致使物体看起来好像只有半个同样。这是由于，默认状况下，渲染引擎剔出了物体背面（相对于摄像机的方向）的渲染图元，而只渲染了物体的正面。若是咱们想要获得双面渲染的效果，可使用Cull指令来控制须要剔除哪一个面的渲染图元。在Unity中，Cull指令的语法以下：

Cull Back| Front | Off

若是设置为Back，那么那些背对着摄像机的渲染图元就不会被渲染，这也是默认状况下的剔除状态；若是设置为Front，那么那些朝向摄像机的渲染图元就不会被渲染；若是设置为Off，就会关闭剔除功能，那么全部的渲染图元都会被渲染，但因为这时须要渲染的图元数目会成倍增长，所以除非是用于特殊效果，例如这里的双面渲染的透明效果，一般状况下是不会关闭剔除功能的。

3.1 透明度测试的双面渲染

咱们首先来看一下，如何让使用了透明度测试的物体实现双面渲染的效果。这很是简单，只需在Pass的渲染设置中使用Cull指令来关闭剔除便可。

Pass{
Tags{"LightMode"="ForwardBase"}
//Turn off culling
Cull Off
}

如上所示，这行代码的做用是关闭剔除功能，是的该物体的全部渲染图元都会被渲染。由此，咱们能够获得下图的效果：

此时，咱们能够经过正方体的镂空区域看到内部的渲染结果。

3.2透明度混合的双面渲染

和透明度测试相比，想要让透明度混合实现双面渲染会更复杂一些，这是由于透明度混合须要关闭深度写入，而这是“一切混乱的开端”。咱们知道，想要获得正确的透明效果，渲染顺序是很是重要的——咱们想要保证图元是从后往前渲染的。对于透明度测试来讲，因为咱们没有关闭深度写入，所以能够利用深度缓冲按逐像素的粒度进行深度排序，从而保证渲染的正确性。然而一旦关闭了深度写入，咱们就须要当心的控制渲染顺序来获得正确的深度关系，若是咱们让然采样上面的方法，直接关闭剔除功能，那么咱们就没法保证同一个物体的正面和背面的渲染顺序，就有可能获得错误的半透明效果。
为此，咱们选择把双面渲染的工做分红两个Pass——第一个Pass只渲染背面，第二个Pass只渲染正面，因为Unity会顺序执行SubShader中的各个Pass，所以咱们能够保证背面老是在正面渲染以前渲染，从而能够保证正确的深度渲染关系。
主要代码：

Properties{
_Color("Main Tint",Color)=（1，1，1，1）
_MainTex（"Main Tex",2D）="white"{}
_AlphaScale("Alpha Scale",Range(0,1))=1
}
SubShader{
Tags{"Queue"="Transparent" "IgnoreProjector"="True" "RenderType"="Transparent"}
Pass{
Tags{"LightMode"="ForwardBase"}
//First pass renders only back faces
Cull Front
//和以前同样的代码
}
Pass{
Tags{"LightMode"="ForwardBase"}
//Second pass renders only front faces
Cull back
//和以前同样的代码
}
}
Fallback"Transparent/VertexLit"

经过上面的代码咱们能够获得下图的效果：