如何在 OpenGL 中實現與順序無關的透明度？

OpenGL 中與順序無關的透明度

使用 3D 圖形時，通常希望物件具有透明區域。不幸的是，OpenGL 中 Alpha 混合的預設行為可能會導致稱為「順序依賴性」的問題。這意味著物件的透明度受到渲染順序的影響，後繪製的物件比先繪製的物件看起來更不透明。

解決方案：Z 排序和多通道渲染

為了實現與順序無關的透明度，我們可以結合使用 Z 排序和多通道渲染。 Z 排序涉及根據距相機的深度來排列場景中的物件。這確保了距離相機較近的物件先於較遠的物件繪製。

對於多通道渲染，我們將多次渲染場景，每次使用不同的物件子集。通常，我們將分為三次：

1. 渲染所有實體物件。
2. 渲染所有透明對象，依 Z 位置排序。
3. 渲染所有實體物件再次覆蓋透明物體留下的任何孔。

正面 Z 排序剔除

為了對透明物件執行 Z 排序，我們將使用一種稱為正面剔除的技術。預設情況下，OpenGL 剔除背面多邊形。我們可以透過設定正面方向來為某些物件集繪製背面多邊形來利用這一點。

例如，要正確渲染具有內表面和外表面的透明盒子，我們可以執行以下操作:

1. 使用背面多邊形渲染盒子的外表面(glFrontFace(GL_CW)) 。
2. 渲染具有背面多邊形的盒子的內表面 (glFrontFace(GL_CW))。
3. 渲染具有正面多邊形的盒子的內表面 (glFrontFace(GL_CCW))。
4. 渲染具有正面多邊形的盒子的外表面(glFrontFace(GL_CCW))。

此方法可確保盒子的內表面以正確的順序渲染，無論它們在場景中的位置如何。

範例著色器程式碼

以下是實作順序無關的著色器程式範例使用多通道渲染的透明度：

// Vertex shader
in vec3 position;
in vec4 color;
in vec2 texCoord;

out vec4 fragColor;
out vec2 fragTexCoord;

void main() {
    fragColor = color;
    fragTexCoord = texCoord;
    gl_Position = vec4(position, 1.0);
}

// Fragment shader
in vec4 fragColor;
in vec2 fragTexCoord;

out vec4 outColor;

void main() {
    vec4 textureColor = texture2D(texture, fragTexCoord);
    outColor = fragColor * textureColor;
}

// C++ code
glEnable(GL_BLEND);
glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glDepthFunc(GL_LESS);

// Render solid objects first
glDrawElements(...);

// Render transparent objects with Z-sorting
glEnable(GL_CULL_FACE);
glDepthFunc(GL_ALWAYS);

// Outer surface of transparent objects (back-facing)
glFrontFace(GL_CW);
glDrawElements(...);

// Inner surface of transparent objects (back-facing)
glFrontFace(GL_CW);
glDrawElements(...);

// Inner surface of transparent objects (front-facing)
glFrontFace(GL_CCW);
glDrawElements(...);

// Outer surface of transparent objects (front-facing)
glFrontFace(GL_CCW);
glDrawElements(...);

glDisable(GL_CULL_FACE);

// Render solid objects again to cover any holes
glDrawElements(...);

透過遵循這種方法，您可以在OpenGL 中實現與順序無關的透明度，從而實現具有不同不透明度級別的物件的真實渲染。

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