【ShaderLab学习】AlphaTest & AlphaBlend理解[2]

Alpha Blend

透明混合使用当前片元的透明度作为混合因子，与已存储在颜色缓冲中的颜色值进行混合，得到新的颜色。需要注意的是，透明度混合需要关闭深度写入，这时候要注意物体的渲染顺序。

• 源颜色（当前片元颜色）source color用S或者SrcColor表示
• 目标颜色（颜色缓冲中的颜色）destination color用D或者DstColor表示

官方文档：

https://docs.unity3d.com/Manual/SL-Blend.html

语义：

首先，需要正确设置渲染队列：

Tags { "Queue"="Transparent" }

其次，需要关闭ZWrite

ZWrite Off

然后，可以指定混合函数，如：

Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha

语义	描述
Blend Off	关闭混合
Blend SrcFactor DstFactor	开启混合，并设置混合因子。源颜色（片元颜色）乘以SrcFactor。而目标颜色（颜色缓存中的颜色）乘以DstFactor，将两者相加后存入颜色缓存。
Blend SrcFactor DstFactor，SrcFactorA DstFactorA	和上面一样，只是使用不同的混合因子来混合透明通道
BlendOp BlendOperation	不是把源颜色和目标颜色简单相加后混合，而是使用BlendOperation对它们进行其他操作

Blend operations 常用混合操作

Add	将源和目标添加在一起。
Sub	从源中减去目标。
RevSub	从目标中减去源。
Min	使用较小的源和目标。
Max	使用较大的源和目标。

Blend factors 混合因子

以下所有属性在Blend命令中都适用于SrcFactor＆DstFactor。 源指的是计算的颜色，目标是已经在屏幕上的颜色。
如果BlendOp使用逻辑运算，则忽略混合因子。

One	1 - 使用它让源或目标颜色完全通过
Zero The	0 - 使用此值删除源或目标值
SrcColor	源的Color(RGB)值
SrcAlpha	源的Alpha(a)值
DstColor	目标的Color(RGB)值
DstAlpha	目标的Alpha(a)值
OneMinusSrcColo	1 - source color.
OneMinusSrcAlpha	1 - source alpha.
OneMinusDstColor	1 - destination color.
OneMinusDstAlpha	1 - destination alpha.

最常见的混合类型：

Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha // Traditional transparency　最常用的透明度混合
Blend One OneMinusSrcAlpha // Premultiplied transparency　预乘透明度
Blend One One // Additive　叠加的
Blend OneMinusDstColor One // Soft Additive　软叠加　
Blend DstColor Zero // Multiplicative
Blend DstColor SrcColor // 2x Multiplicative 两倍相乘 (2X Multiply) 
BlendOp Min //变暗
BlendOp Max //变亮

测试

Shader代码如下：

Shader "Custom/l2xin/T_AlphaBlend"
{
    Properties 
    {
        _MainTex ("Albedo (RGB)", 2D) = "white" {}
    }
    
    SubShader
    {
        Tags { "Queue"="Transparent" "IgnoreProjector"="True" "RenderType"="Transparent"}
        
        Pass
        {
            Tags { "LightMode"="ForwardBase" }
            
            //Alpha Blend
            Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
            
            CGPROGRAM

            
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            
            #include "Lighting.cginc"
            
            sampler2D _MainTex;
            float4 _MainTex_ST;         
            
            struct a2v{
                float4 vertex : POSITION;
                float4 texcoord: TEXCOORD0;
            };
            
            struct v2f{
                float4 pos : SV_POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };
            
            v2f vert(a2v v){
                v2f o;
                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
                return o;
            }
            
            fixed4 frag(v2f i) :SV_Target{
                fixed4 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv);
                return texColor;
            }
        
            ENDCG
        }
    }
    FallBack "Diffuse"
}

Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha（最常用的半透明效果）

更多展示效果

转自：风宇冲Unity3D教程学院 http://blog.sina.com.cn/s/blog_471132920101d8z5.html

在树叶使用的Shader中添加Blend代码

• Blend zero one：仅显示背景的RGB部分，无Alpha透明通道处理。
  

• Blend one zero： 仅显示贴图的RGB部分，无Alpha透明通道处理。 A通道为0即本应该透明的地方也渲染出来了。
  

• Blend one one：贴图和背景叠加，无Alpha透明通道处理。仅仅是颜色rgb数值的叠加更趋近于白色即（1，1，1）了。
  

• Blend SrcAlpha zero：仅仅显示贴图，贴图含Alpha透明通道处理。但是贴图中的透明部分，即下图黑色部分没有颜色来显示，因为源颜色乘以alpha值0，为0；而混合目标的颜色乘以zero 0，也是0。所以透明部分显示的颜色为（0，0，0）
  

• Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha：
  最终颜色 = 源颜色 * 源透明值 + 目标颜色*（1 - 源透明值）
  最常用的透明混合方式。贴图alpha值高的部分，显示得实，而混合的背景很淡。而alpha值高的部分，贴图显示得淡，而背景现实得实。
  

后记-AlphaTest和AlphaBlend性能

Unity的官方文档中，提到了它们的性能问题——https://docs.unity3d.com/Manual/SL-ShaderPerformance.html

Fixed function AlphaTest or it’s programmable equivalent, clip(), has different performance characteristics on different platforms:

• Generally it’s a small advantage to use it to cull out totally transparent pixels on most platforms.
• However, on PowerVR GPUs found in iOS and some Android devices, alpha testing is expensive. Do not try to use it as “performance optimization” there, it will be slower.

总结一下，就是使用Alpha Test看似更简单，但其实在大多数平台上，相比与Alpha Blending，只有一点小小的性能提升。但是！！！在iOS和某些Android设备上，由于它们使用了PowerVR GPUs，因此Alpha Test的性能消耗反而会更大。因此，一个忠告就是，尽可能使用Alpha Blending，而不要使用Alpha Test。

我们会觉得很奇怪，没有关闭深度缓存，不需要计算混合颜色，仅仅调用来discard舍弃fragment不是非常简单的事吗？为什么在移动平台上反而效率更低呢？有句话叫，“简单粗暴”，可以用在这里。性能下降的原因就是它太粗暴了！（我乱说的你不要当真。。。）

好啦，言归正传~原因呢，就是之前提到的两遍检验。由于我经验有限，只能依靠强大的谷歌来找答案。我找到了这里、这里。总结一下，就是PowerVR GPUs使用了一种叫做“Deferred Tile-Based-Rendering”的技术。这种技术里有一个优化阶段，就是为了减少overdraw它会在调用fragment shader前判断哪些Tile是会被真正渲染的。也就说我们之前说的在FS之前做的“Depth Test”。但是，由于Alpha Test在fragment shader里使用了clip函数改变了fragment是否被渲染的结果，因此，GPUs就无法使用上述的优化策略了。也就是说，只要在完成了所有的fragment shader处理后，GPUs才知道哪些fragments会被真正渲染到屏幕上，这样，原先那些可以减少overdraw的优化就都无效了。

这一段摘自乐乐女神的博客:https://blog.csdn.net/candycat1992/article/details/41599167 。我也没有理解到位，总之结论是尽可能使用Alpha Blending就对了。。

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参考

• 蛮牛https://docs.unity3d.com/Manual/SL-Blend.html
• 风宇冲http://blog.sina.com.cn/s/blog_471132920101d8z5.html
• 冯乐乐https://blog.csdn.net/candycat1992/article/details/41599167