OpenGL - 如何创建无序透明度？

Question

我为了教育目的而开发了一个游戏引擎，在这过程中遇到了一个问题，我似乎找不到答案:

透明度通道仅适用于先于具有透明度通道的对象之前被绘制的对象（例如：在一个场景中有三个物体，猫，狗和瓶子（透明）。 猫和狗都在瓶子后面; 狗先绘制，瓶子第二，猫第三。 只有狗能通过瓶子看到）。

这是这个问题的图片:

我使用C++编写引擎，Win32 API编写编辑器和GLSL进行着色：

// some code here
vec4 alpha = texture2D(diffuse, texCoord0).aaaa;
vec4 negalpha = alpha * vec4(-1,-1,-1,1) + vec4(1,1,1,0);

vec4 textureComponentAlpha = alpha*textureComponent+negalpha*vec4(1,1,1,0);//(texture2D ( diffuse, texCoord0 ) ).aaaa;

gl_FragColor = (textureComponentAlpha + vec4(additiveComponent.xyz, 0)) * vec4(lightingComponent.xyz, 1);

在C++中：

glEnable(GL_ALPHA_TEST);
glDepthFunc(GL_EQUAL);

glEnable(GL_BLEND);
glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

我猜这可能与Alpha测试的方式有关，或者类似于此的原因。

是否有人可以帮我修复这个问题？

- laurGanta

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我不确定你在问什么。无序透明度既不便宜，也不容易实现，当然超出了本站答案的范围。 - Quinchilion

我曾经遇到过同样的问题，我的解决方案涉及递归多通道渲染、模板缓存、裁剪和大量数学计算。这些技术可以写成书，事实上可能已经有了。OpenGL并不会神奇地为你完成所有工作。如果你正在寻找简单的解决方案，恐怕是没有的。 - Entropy

我在这里的一个答案中概述了一些简单的透明度渲染方法：https://dev59.com/eWAg5IYBdhLWcg3wtMzD。 - Reto Koradi

这是关于双重深度剥离(Dual depth peeling)的新相关问题链接。 - Spektre

Answer 1

我正在使用类似于@RetoKoradi评论链接中的答案，但我得到了具有纹理的双层透明模型（内外表面都是玻璃），周围还有完全实心的机械和物品。

对于这样的场景，我也使用多通道方法，并且通过设置正面的顺序来进行Z排序。

1. 渲染所有实心对象

2. 渲染所有透明对象

   这是棘手的部分，首先我设置

glGetIntegerv(GL_DEPTH_FUNC,&depth_funct);
glDepthFunc(GL_ALWAYS);
glEnable(GL_BLEND);
glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA,GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
glEnable(GL_CULL_FACE);

我将几何图层分别存储为内部和外部，因此进行Z排序的方法如下：

• 使用glFrontFace(GL_CW);呈现外部层背面。
• 使用glFrontFace(GL_CW);呈现内部层背面。
• 使用glFrontFace(GL_CCW);呈现内部层正面。
• 使用glFrontFace(GL_CCW);呈现外部层正面。

最后还原。

glDisable(GL_BLEND);
glDepthFunc(depth_funct);

重新渲染所有实体对象

虽然远非完美，但足以满足我的需求，它看起来像这样：

- Spektre

Answer 2

我非常鼓励您查看Morgan McGuire的这篇NVidia论文和相关博客文章。

这很容易实现，并且整体效果非常好。

- cmourglia

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这些链接很棒，但答案应该包含主要信息本身。 - Fedor

Answer 3

我不确定这是否能帮助到您，但您是否启用了混合和透明度？例如：

glEnable(GL_BLEND); 
glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

- Nebulous39

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我已经使用了这个设置。我更新了问题并包含了它。谢谢你的关注！ - laurGanta

Answer 4

独立于绘制顺序，获取正确渲染对象透明度的方法被称为无序透明度（OIT）。

Nvidia有一份精彩的演示，总结了这个领域的最新解决方案：OpenGL 4.x中的无序透明度

标题中的“OpenGL 4.x”并非偶然，因为只有在OpenGL 4.2核心中才出现了原子计数器，这对OIT实现非常重要。

OIT的算法之一如下：

1. 在第一次渲染时，将每个片段存储在缓冲区中，并在链接列表中收集单个屏幕像素的所有片段。原子计数器既用于将新片段存储在缓冲区中，也用于在每个屏幕像素中维护链接列表。
2. 在第二次渲染时，根据z-depth对每个链接列表进行排序，并以正确的顺序混合alpha-blended片段。

OIT的一个简单替代方法是在片段着色器中丢弃每个第二个（奇数）片段：

    if (onlyOddFragments && ((int(gl_FragCoord.x) + int(gl_FragCoord.y)) % 2) == 1)
      discard;

因此，在被丢弃的片段中，您将看到相机距离更远的对象。如果激活了多重采样抗锯齿（MSAA），则即使在最低分辨率下也看不到棋盘格图案。

这里有一个视频，比较了标准透明度方法，其中所有三角形都按顺序输出，以及上述两种方法。实现可以在一些开源GitHub项目中找到，例如这里。

- Fedor