Directx11教程(44) alpha blend(1)

   我们知道，D3D11中按Frame来渲染物体，每个Frame中又可能包含若干个primitive，如下面的示意图所示：

     gpu在实际渲染中，会按帧来渲染，比如上图frame0中，有两个primitive(三角形),经过vs以后，PA(primitive assemble) block会进行体元装配,然后进行光栅化操作，光栅化操作时候，会比较depth buffer的值。因为红色的三角形面的z值更小，所以它会覆盖黑色三角形一部分。

      如果我们想要混合2个三角形的显示，该怎么做呢？这时就需要alpha blend操作，就是后缓冲中内容和当前ps输出的pixel颜色进行混合操作。使用alpha blend操作，我们可以实现透明等效果。

    

现在我们看看D3D11中alpha blend的实现原理：

     1、混合方程

       假定现在ps输出的像素颜色是C_src = (R_s , G_s , B_s),后缓冲中的对应像素颜色值是C_dst = (R_d , G_d , B_d),

颜色F_src和F_dst称作源混合(blend)因子和目的混合(blend)因子,表示颜色按分量相乘，表示任意操作符，比如加法，减法等等。

      通过方程计算后得到的C是最终的颜色值，它将覆盖后缓冲的像素颜色。

       以上方程是对于RGB颜色来说的，对于alpha值也有相应的方程：

     2、blend操作

      混合方程中的为下面的操作符之一：

typedef enum D3D11_BLEND_OP
{
    D3D11_BLEND_OP_ADD = 1,
    D3D11_BLEND_OP_SUBTRACT = 2,
    D3D11_BLEND_OP_REV_SUBTRACT = 3,
    D3D11_BLEND_OP_MIN = 4,
    D3D11_BLEND_OP_MAX = 5,
} D3D11_BLEND_OP;

Constants

D3D11_BLEND_OP_ADD  ，把两个颜色加起来。

D3D11_BLEND_OP_SUBTRACT ，Source1减去source2。

D3D11_BLEND_OP_REV_SUBTRACT ，source2减去source1

D3D11_BLEND_OP_MIN 取最小颜色值。

D3D11_BLEND_OP_MAX 取最大颜色值。

     3、blend因子

D3D11_BLEND_ZERO F = (0, 0, 0, 0)

D3D11_BLEND_ONE F = (1, 1, 1, 1)

D3D11_BLEND_SRC_COLOR F = (R_s , G_s , B_s)

D3D11_BLEND_INV_SRC_COLOR F = (1 – R_s ,1 – G_s ,1 - B_s)

D3D11_BLEND_SRC_ALPHA F = (Alpha_s , Alpha_s, Alpha_s ), 混合因子为源颜色的alpha值。

D3D11_BLEND_INV_SRC_ALPHA F = (1 - Alpha_s , 1 - Alpha_s, 1 - Alpha_s )

D3D11_BLEND_DEST_ALPHA F = (Alpha_d , Alpha_d , Alpha_d ), 混合因子为目的颜色的alpha值。

D3D11_BLEND_INV_DEST_ALPHA F = (1 - Alpha_d , 1 - Alpha_d , 1 - Alpha_d ),

D3D11_BLEND_DEST_COLOR F = (R_d , G_d , B_d)

D3D11_BLEND_INV_DEST_COLOR F = (1 – R_d ,1 – G_d ,1 – B_d)

D3D11_BLEND_SRC_ALPHA_SAT F = (Alpha’_s , Alpha’_s, Alpha’_s ), Alpha’_s  = clamp(Alpha_s , 0, 1)

     这儿还有一些其它的blend因子设置，具体请查看Directx的文档。需要注意的是对于alpha blend因子：结尾是_COLOR的不能使用。

     4、blend状态

      使用alpha blend之前，我们需要设置blend state，并enalbe它。

      首先我们要填写一个D3D11_BLEND_DESC结构，然后调用CreateBlendState，就可以创建blend状态了。

      重要的是我们要在MRT中设置blend因子以及操作方式等等。（一般是MRT[0],对应一个输出，如果使用多个MRT,可以设置不同blend因子或者操作方式）。

typedef struct D3D11_BLEND_DESC

{ BOOL AlphaToCoverageEnable;

BOOL IndependentBlendEnable;

D3D11_RENDER_TARGET_BLEND_DESC RenderTarget[8];

} D3D11_BLEND_DESC;

typedef struct D3D11_RENDER_TARGET_BLEND_DESC

{

BOOL BlendEnable;

D3D11_BLEND SrcBlend;

D3D11_BLEND DestBlend;

D3D11_BLEND_OP BlendOp;

D3D11_BLEND SrcBlendAlpha;

D3D11_BLEND DestBlendAlpha;

D3D11_BLEND_OP BlendOpAlpha;

UINT8 RenderTargetWriteMask;

} D3D11_RENDER_TARGET_BLEND_DESC;

    现在我们修改myTutorialD3D11_38的代码，增加blend支持，使水有透明的效果。其实代码很简单，首先在D3DClass类中增加两个函数。

void D3DClass::TurnOnAlphaBlending()
    {
    float blendFactor[4];

   // 设置blend因子
    blendFactor[0] = 0.0f;
    blendFactor[1] = 0.0f;
    blendFactor[2] = 0.0f;
    blendFactor[3] = 0.0f;

    // 打开alpha blend
    m_deviceContext->OMSetBlendState(m_alphaEnableBlendingState, blendFactor, 0xffffffff);

    return;
    }

void D3DClass::TurnOffAlphaBlending()
    {
    float blendFactor[4];

   // 设置blend因子
    blendFactor[0] = 0.0f;
    blendFactor[1] = 0.0f;
    blendFactor[2] = 0.0f;
    blendFactor[3] = 0.0f;

    // 关闭alpha blend
    m_deviceContext->OMSetBlendState(m_alphaDisableBlendingState, blendFactor, 0xffffffff);

    return;
    }

我们还要在初始化函数中，创建两个blend状态，一个表示enable blend，一个表示disable blend。

D3D11_BLEND_DESC blendStateDescription;

…

// 初始化blend描述符
ZeroMemory(&blendStateDescription, sizeof(D3D11_BLEND_DESC));

// 创建一个alpha blend状态.
blendStateDescription.RenderTarget[0].BlendEnable = TRUE;
blendStateDescription.RenderTarget[0].SrcBlend = D3D11_BLEND_SRC_ALPHA;
blendStateDescription.RenderTarget[0].DestBlend = D3D11_BLEND_INV_SRC_ALPHA;
blendStateDescription.RenderTarget[0].BlendOp = D3D11_BLEND_OP_ADD;
blendStateDescription.RenderTarget[0].SrcBlendAlpha = D3D11_BLEND_ONE;
blendStateDescription.RenderTarget[0].DestBlendAlpha = D3D11_BLEND_ZERO;
blendStateDescription.RenderTarget[0].BlendOpAlpha = D3D11_BLEND_OP_ADD;
blendStateDescription.RenderTarget[0].RenderTargetWriteMask = D3D11_COLOR_WRITE_ENABLE_ALL;//0x0f;

// 用描述符创建一个alpha blend状态
result = m_device->CreateBlendState(&blendStateDescription, &m_alphaEnableBlendingState);
if(FAILED(result))
    {
    return false;
    }

//修改描述符.
blendStateDescription.RenderTarget[0].BlendEnable = FALSE;

//创建一个新的blend状态.
result = m_device->CreateBlendState(&blendStateDescription, &m_alphaDisableBlendingState);

在GraphicsClass类中，渲染水时，打开alpha blend

// 打开alpha blend.
m_D3D->TurnOnAlphaBlending();

// 把模型顶点和索引缓冲放入管线，准备渲染.
m_WaterModel->Render(m_D3D->GetDeviceContext());

result = m_LightTexShader->Render(m_D3D->GetDeviceContext(), m_WaterModel->GetIndexCount(), worldMatrix, viewMatrix, projectionMatrix,
    light, material, camera,m_TexManager->createTex(m_D3D->GetDevice(),string("water2.dds")));
if(!result)
    {
    return false;
    }

// 关闭alpha blend.
m_D3D->TurnOffAlphaBlending();

最后一点就是在lighttex.ps中做小小的改动，

     float4 finalcolor1;
     finalcolor1 = float4(finalcolor.xyz,0.5);
     return finalcolor1;

这是因为我们的混合因子都是来自于alpha值

blendStateDescription.RenderTarget[0].SrcBlend = D3D11_BLEND_SRC_ALPHA;

blendStateDescription.RenderTarget[0].DestBlend = D3D11_BLEND_INV_SRC_ALPHA;

程序最终执行效果如下：

完整的代码请参考：

工程文件myTutorialD3D11_39

代码下载：

https://files.cnblogs.com/mikewolf2002/d3d1139-49.zip

https://files.cnblogs.com/mikewolf2002/pictures.zip