【Metal API 教程】半透明和透明的处理

前言

在OpenGL和DX11中渲染例如植被中的叶子通常会用到Alpha测试来渲染不透明的部分，在iOS平台上，利用Metal API同样也能实现渲染部分透明的物体。

什么是Alpha？

alpha通道通常是用来表示颜色的透明度或者这个像素的可见性（RGBA表示一个像素的话，color.a就是Alpha通道）。

Andrew Glassner写的一篇论文更好地阐述了Alpha通道在渲染半透明或不透明物体的应用。

Alpha测试

本文第一种渲染部分透明表面的技术就是Alpha测试。它允许我们通过比较透明度是否超过阈值决定一个片元是否渲染至缓冲区，并选择性地渲染透明表面。它通常用于渲染像叶子一样的物体，叶子纹理的alpha通道可以决定是否需要绘画。

fragment half4 texture_fragment_alpha_test(ProjectedVertex vert [[stage_in]],                                           texture2d<float, access::sample> texture [[texture(0)]],                                           sampler texSampler [[sampler(0)]]){    float4 vertexColor = vert.diffuseColor;    float4 textureColor = texture.sample(texSampler, vert.texCoords);    float diffuseIntensity = max(kMinDiffuseIntensity, dot(normalize(vert.normal.xyz), -kLightDirection));    float4 color = diffuseIntensity * textureColor * vertexColor;    if (textureColor.a < kAlphaTestReferenceValue)        discard_fragment();    return half4(color.r, color.g, color.b, vertexColor.a);}

discard_fragment方法

这个方法是直接丢弃当前的片元/像素，不进行着色，和GLSL中的discard关键字(HLSL中对应clip函数)的功能一致。

纹理中的Alpha通道

执行Alpha测试

在片元着色器中执行alpha测试变得非常直接，如果从纹理上采样出来的像素的alpha值超过某个阈值，就直接丢弃当前的片元（discard_fragment）

float4 textureColor = texture.sample(texSampler, vert.texCoords); if (textureColor.a < kAlphaTestReferenceValue)    discard_fragment();

Alpha混合

另一种渲染方法是alpha混合。 下面的混合方程是将原像素和目标像素做alpha混合。一般渲染这种半透明的表面都是按离相机的距离由远到近进行渲染。

在管线状态中启用混合（Blend）

MTLRenderPipelineColorAttachmentDescriptor *renderbufferAttachment = pipelineDescriptor.colorAttachments[0];renderbufferAttachment.blendingEnabled = YES; //启用混合renderbufferAttachment.rgbBlendOperation = MTLBlendOperationAdd;renderbufferAttachment.alphaBlendOperation = MTLBlendOperationAdd;renderbufferAttachment.sourceRGBBlendFactor = MTLBlendFactorSourceAlpha;renderbufferAttachment.sourceAlphaBlendFactor = MTLBlendFactorSourceAlpha;renderbufferAttachment.destinationRGBBlendFactor = MTLBlendFactorOneMinusSourceAlpha;renderbufferAttachment.destinationAlphaBlendFactor = MTLBlendFactorOneMinusSourceAlpha;

总结

在移动设备上使用alpha测试应考虑性能问题，tiled-base的GPU架构使用alpha测试会降低渲染的性能。

代码示例下载链接

文章出处：http://metalbyexample.com/translucency-and-transparency/