官方API：ShaderLab: Blending

這一章的內容巨多啊，資訊量比五六七章加起來還多

不過整清楚渲染順序、深度測試、深度寫入、透明度測試、透明度混合，以及它們對渲染的影響，這一章理起來也就順了

 

 

雜七雜八但是很重要的知識點

深度緩衝區Z-Buffer
儲存螢幕上的每個畫素當前的深度值，值越大，離螢幕越遠

深度測試
將當前片元的深度值與深度緩衝區中的深度值比較，若比深度緩衝區中的值大，則說明這個片元會被之前渲染過的片元擋住，沒有必要再繼續渲染了，所以會被丟棄（當然也可以手工設定遠被捨棄，還是近被捨棄，還是一些其他的判斷標準）

深度寫入ZWrite
當一個片元通過了深度測試，並且pass開啟了深度寫入，這個片元的深度值就會覆蓋深度緩衝區中的深度值；否則不會對深度緩衝區做修改

顏色緩衝區和顏色寫入

通過了各種測試的片元會將自己的顏色存入顏色緩衝區（前提是開啟了顏色寫入）。當有新的片元通過了重重測試，會根據渲染模式來決定，是直接用新片元的顏色覆蓋顏色緩衝區，還是將新老顏色根據透明度做一個混合

 

 

透明度測試和透明度混合

透明度測試
沒通過透明度測試，片元也會被直接丟棄。但和深度測試不一樣的是，它沒有緩衝區，只是將片元的透明度和一個設定的值相比較，是否滿足一個設定的條件（< > = ≥ ≤ 等），不滿足直接丟棄

也就是“要麼看得見要麼看不見”的簡單粗暴效果，還會因為浮點數精度問題有明顯的鋸齒

一般會使用Clip()函式：給定引數的任意一個分量是負數，都會捨棄該片元

透明度混合
簡單來講，它要做的就是上面提到的“顏色緩衝區新老顏色按照透明度進行混合”，這個才是比較像真正的透明效果

 

 

渲染順序、關閉深度寫入後的一系列填坑操作

渲染順序
就是渲染不同型別物體的順序：背景、不透明物體、透明物體等
unity中準備了5個佇列，為SubShader提供了Queue標籤：

開啟深度寫入的情況下，完全不用關心渲染順序，因為每個片元的覆蓋與否都會經過比較得出結果
但是為了獲得透明效果，需要在渲染透明物體時關閉深度寫入，這個時候就體現了渲染順序的重要：
如果透明物體A和不透明物體B一前一後，先渲染了透明物體A，B來的時候A並沒有把深度值寫入，所以B按照流程理所應當的把自己的顏色整個填進了顏色緩衝區，覆蓋了A的顏色，並且沒有執行透明度混合
如果先渲染了不透明的B，再渲染透明的A的話，A發現自己沒被遮擋後，會執行透明度混合，達到透明的效果

誰讓不透明物體的shader就是不會管這麼多呢，關閉深度寫入和透明度混合只寫在透明物體自己的shader裡呀，那隻能你殿後了鴨

那…

為啥要關閉深度寫入
首先，深度寫入被關閉的是透明物體
因為我們是可以看到透明物體背後的其他物體的，也就是說我們不能直接丟棄深度值大於透明物體的物體
一旦開啟了深度寫入，深度檢測就會丟棄透明物體後面的物體
因此只好關閉深度寫入了，雖然帶來了一系列的麻煩

開啟深度寫入的透明效果

一些情況下就算安排好了渲染順序，還是會有意外發生

因為渲染順序是針對每一個模型的，而每一個模型可以是各種形狀，就導致了模型之間的前後順序並不絕對

而對於一些本身就比較複雜的模型，自己一個人也可以玩出這種錯亂效果

這時可以將物體切分成多個網格，但是還是無法完全避免穿幫，因為它依然不是針對每一個畫素進行深度測試

或者，乾脆在不影響透明度混合的前提下把可愛的深度寫入安回來：

現在的shader是這樣的

SubShader
{
	Tags{"Queue" = "Transparent", "IgnoreProjector" = "True", "RenderType" = "Transparentut"}
	Pass
	{
		Tags{"LightMode" = "ForwardBase"}
		ZWrite Off
		Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
		
		// ...
	}
}

嗯？ZWrite off和Blend命令寫在了Pass裡，那再寫一個ZWrite On的命令在另一個Pass裡不就好了嘛！先做個深度測試，再上色！（代價是需要多渲染一遍，因為增加了一個pass）

SubShader
{
	Tags{"Queue" = "Transparent", "IgnoreProjector" = "True", "RenderType" = "Transparentut"}
	Pass
	{
		ZWrite On
		ColorMask 0
	}
	Pass
	{
		Tags{"LightMode" = "ForwardBase"}
		ZWrite Off
		Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
		
		// ...
	}
}

效果：
不會錯亂了，但是細節也少了：

自己被自己遮擋的部分完全看不見了，只能看見下面的不透明平面

被另一個透明物體遮擋的部分也看不見了，只能看見下面的不透明平面

這些都是因為被遮擋的片元被深度測試卡掉了

 

雙面渲染的透明效果 —— Cull命令

上面的透明效果都是隻能看到正面，物體內部和背面的情況完全看不到，是因為引擎自動剔除了物體背面（相對於攝像機的方向）的渲染圖元

想要雙面效果，就要渲染出背面的圖元，unity中要用到Cull指令：

Cull Back | Front | Off

分別代表剔除背面（預設情況）、前面、關閉剔除

對於雙面的透明度測試，只要在Pass內關閉剔除就可以了

但是對於雙面的透明度混合，就要考慮到渲染順序，誰讓萬惡之源是ZWrite Off呢…

由於Pass是按順序執行的，所以可以將背面和正面的渲染分開到先後兩個Pass中，使用Cull Front和Cull Back分別渲染

不過這樣物體之間的順序還是亂的，因為沒有了深度寫入

 

混合型別：混合因子、混合命令

應該會有很多高階玩法待開發呢

混合因子就是混合命令中的SrcFactor和DstFactor，分別代表源顏色（該片元的顏色）的混合因子和目標顏色（顏色緩衝區中的顏色）的混合因子
表格第三行的命令寫成式子就是：
$O_{rgb}$ = $SrcFactor$ * $S_{rgb}$ + $DstFactor$ * $D_{rgb}$
$O_a$ = $SrcFactorA$ * $S_a$ + $DstFactorA$ * $D_a$
表格第二行的命令中SrcFactorA就是SrcFactor，DstFactorA就是DstFactor

混合因子SrcFactor、DstFactor可以是什麼呢

emm其實就是按照目標值&源值、rgb值&alpha值、原值&1-原值、0&1啦…

混合操作BlendOp Operation都有啥？
BlendOp Add就是預設的混合操作，需要改變的話要在指定混合因子前新增BlendOp命令

可以看出Min和Max只與源顏色和目標顏色的rgba值相關，所以在用他們的時候混合因子可以直接指定為One或者Zero

未列出的DirectX混合操作見官方API：ShaderLab: Blending

 

混合型別有哪些呢？
書中和工程檔案中提供了一些常見的型別

再分開看看

Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha

$$\begin{array}{r}{O}_{rgb}=SrcAlpha\ast S_{rgb}+(1-SrcAlpha)\ast D_{rgb}\\ O_a=SrcAlpha\ast S_a+(1-SrcAlpha)\ast D_a\end{array}$$

 

Blend OneMinusDstColor One

$$\begin{array}{r}{O}_{rgb}=(1-DstColor)\ast S_{rgb}+D_{rgb}\\ O_a=(1-DstColor)\ast S_a+D_a\end{array}$$

 

Blend DstColor Zero

$$\begin{array}{r}{O}_{rgb}=DstColor\ast S_{rgb}\\ O_a=DstColor\ast S_a\end{array}$$

 

Blend DstColor SrcColor

$$\begin{array}{r}{O}_{rgb}=DstColor\ast S_{rgb}+SrcColor\ast D_{rgb}\\ O_a=DstColor\ast S_a+SrcColor\ast D_a\end{array}$$

 

BlendOp Min Blend One One

$$\begin{array}{r}O=(min(S_r,D_r),min(S_g,D_g),min(S_b,D_b),min(S_a,D_a))\end{array}$$

 

BlendOp Max Blend One One

$$\begin{array}{r}O=(max(S_r,D_r),max(S_g,D_g),max(S_b,D_b),max(S_a,D_a))\end{array}$$

 

Blend OneMinusDstColor One (Blend One OneMinusSrcColor)

$$\begin{array}{r}{O}_{rgb}=(1-DstColor)\ast S_{rgb}+D_{rgb}\\ O_a=(1-DstColor)\ast S_a+D_a\end{array}$$

 

Blend One One

$$\begin{array}{r}{O}_{rgb}=S_{rgb}+D_{rgb}\\ O_a=S_a+D_a\end{array}$$

 

總結
感覺自己的筆記記得越來越亂了…果然知識多了就要勤記著點…
透明度混合這裡有很多可以做實驗的地方，各種混合操作的效果還不是特別有印象，抽空要多玩玩這裡，回來補一下筆記

這一章終於開始更多的接觸到tags啦，以及多個pass相互協助的使用，也讓shader變得有趣起來了，後面的學習一定也會更有意思的吼吼吼！
也算是終於好好的理解一把ps的圖層型別哈哈哈