一些像素的alpha混合公式是什么？

Question

我有一些RGBA像素，每个像素都有一个alpha分量。

因此，我有一个像素列表：（p0 p1 p2 p3 p4 ... pn），其中p0是前面的像素，pn是最远的（在后面）。

最后一个（或任何）像素不必是不透明的，因此混合后的像素也可以是某种程度上透明的。 我从列表的开头向结尾混合，而不是反过来（是的，这是光线追踪）。因此，如果在任何时刻结果变得足够不透明，我可以停止并得到足够正确的结果。 我将以以下方式应用混合算法：((((p0 @ p1) @ p2) @ p3) ...)。

有人能为我建议一个正确的混合公式，不仅适用于R、G和B，还适用于A分量吗？

更新：我想知道，在确定混合颜色的过程中，我们如何可能有许多公式？这是某种近似吗？对我来说，这看起来很疯狂：公式并不那么不同，以至于我们真的获得效率或优化。有人能澄清一下吗？

- avp

Answer 1

Alpha混合是一个比你想象中更深入的话题。它取决于在您的系统中alpha值的含义，如果猜错了，那么您将得到看起来还不错但显示奇怪伪影的结果。

请查看Porter和Duff的经典论文“数字图像合成”，其中有一个很好、易读的讨论和所有公式。您可能需要“over”运算符。

听起来您正在做更接近体积渲染的事情。有关公式和参考，请参见图形常见问题解答，第5.16个问题“如何执行体积渲染？”。

- Adrian

Answer 2

有多种可能的方法可以完成这个任务，具体取决于RGBA值实际上如何表示材料的属性。

以下是一种可能的算法。从最终像素颜色lightr = lightg = lightb = 0和lightleft = 1开始；

遇到每个r,g,b,a像素时进行评估：

lightr += lightleft*r*(1-a)
lightg += lightleft*g*(1-a)
lightb += lightleft*b*(1-a)
lightleft *= 1-a;

（RGBA值在0到1之间进行归一化，我假设a=1表示不透明，a=0表示完全透明）

如果第一个遇到的像素是50%不透明度的蓝色，则50％的可用颜色设置为蓝色，其余部分未知。如果接下来是50%不透明度的红色像素，则剩余光线的25％设置为红色，因此该像素具有50％的蓝色和25％的红色。如果接下来是60%不透明度的绿色像素，则该像素为50％的蓝色，25％的红色，15％的绿色，还剩下10％的光线。

对应于此函数的物理材料是发光但部分不透明的材料：因此，堆栈中间的像素永远不能使最终颜色变暗：它只能通过成为黑色且完全不透明来防止其后面的光增加最终颜色。

- Chris Johnson