Opengles3.0新增加了一个Alpha To Coverage的特性,这是一个对Alpha Test的优化,那么这里要搞清楚Alpha to Coverage 是个什么东西。
AlphaTest 和AlphaBlend都可以用来表现(全)透明的效果,对于草,树这种,我们会使用AlphaTest表现,把不需要显示的地方镂空处理,但是AlphaTest有一个最大的问题就是边缘的硬边,导致硬边的原因是因为在边界处,本来连续的alpha值被强行一刀切,AlphaBlend可以解决硬边,因为AlphaBlend实际是渲染了所有的透不透明的像素,然后进行混合,但是AlphaTest正是因为要渲染所有像素,所以在绘制之前必须严格按照画家算法对透明物体从后到前排序,性能是一个最大的问题。
AlphaTest本质是渲染了一个不透明物体,而不透明物体是渲染顺序无关的,但是硬边明显,而AlphaBlend本质是渲染一个透明物体,而透明物体虽然边缘平滑但是渲染顺序相关。
而Alpha to Coverage就是在AlphaTest的基础上对其边缘进行一个平滑。它的实现原理是这样的:
首先使用它必须开启MSAA,我们知道MSAA的工作原理是在Rasterization阶段,对一个屏幕像素继续进行逻辑上的细分(如4XMSAA就是分成四个sample),即一个fragment对应多个fragment samples,每个sample有独立的stencil和depth,但是color还是取最中心的位置的,即ps shader只执行一次(针对中心位置),但是多个sample的stencil 和depth会对post ps的阶段产生影响,比如只有一个sample pass 了就算pass。此外每个fragment还会有一个coverage值,这个值是一个bitmask,比如4X就是4位,没一位记录了这个fragment在这个sample区域是否覆盖了,可以说通过这个coverage可以感知当前的fragment在这块区域的覆盖率,比如在边缘处的fragement基本上都不会全覆盖的。
而这个coverage又会在最终写入framebuffer时起到关键的作用,这叫做resolve,虽然不管几倍msaa我们的color只shading了一次,但是最终的color会根据这个coverage进行调整,比如最简单的策略就是加入本该输出(1,1,1,1),但是coverage是0.5,那么resolve后就输出(0.5,0.5,0.5,0.5),这样黑白交界的像素渲染成了灰,这就完成了antialiasing的工作。
那么Alpha To Coverage正是利用了MSAA的工作原理,它在Post PS shader 后的第一步骤,硬件上加入了一个Alpha To Coverage的操作,它将根据真个像素的alpha值重新影响这个corverage(当然gles也允许你手动的直接设置这个fragement的coverage),比如本来这里的coverage是1,但是因为alpha为0.5,那么coverage变成了0.5,这样最后在resolve阶段,这个像素的颜色也被变淡了。正是通过这种技巧,我们队alphatest的物体的边缘,将其颜色弱化,达到了柔软硬边的效果,当然这样做的前提也要要求你的材质的alpha在边缘处是平滑减弱的。
可以说开启了Alpha TO Coverage是对传统的AlphaTest的硬边的一种基于MSAA特性的优化。在Gles3.0中可以通过enable SAMPLE_ALPHA_TO_COVERAGE来开启,当然前提还要开启MSAA。在FragmentShader中,也多了一个内置变量gl_SampleMask用来直接设置这点的coverage。
nvdia的参考资料http://http.download.nvidia.com/developer/SDK/Individual_Samples/DEMOS/Direct3D9/src/AntiAliasingWithTransparency/docs/AntiAliasingWithTransparency.pdf