混合 (Blending)

混合（Blending）是 OpenGL 渲染管线中的一个阶段，它将片段着色器（Fragment Shader）输出的颜色与颜色缓冲区中已有的颜色进行组合。通过配置混合参数，可以实现源颜色和目标颜色的多种组合方式。

透明度 (Transparency)

混合常用于实现透明效果，但这需要特殊处理，尤其是透明物体的排序问题。

片段输出 (Fragment Outputs)

片段处理阶段的输出是一个或多个颜色值。这些颜色需要写入当前帧缓冲区（Framebuffer）的颜色缓冲区中。每个片段输出颜色通过 glDrawBuffers 或 glDrawBuffer 与特定的缓冲区关联。

当混合启用时，片段输出的颜色不会直接覆盖缓冲区中的现有值，而是根据混合函数将两者组合。

绘制缓冲区混合 (Draw Buffers Blend)

版本信息

• 核心版本：4.0+
• 扩展：ARB_draw_buffers_blend

如果支持此功能，可以为每个缓冲区指定不同的混合参数或方程。相关函数在名称末尾添加 i（如 glBlendFuncSeparatei），第一个参数为缓冲区索引。

硬件支持

AMD/ATI HD2000-4000 系列实现此扩展，但 NVIDIA 的 4.0 之前硬件不支持。

注意：glEnablei/glDisablei 是 3.0 核心功能，用于单独启用/禁用各缓冲区的混合；而绘制缓冲区混合是指为不同缓冲区指定不同的混合参数。

源颜色、目标颜色与缓冲区

混合操作在源颜色（Source Color，片段着色器输出的颜色 S）和目标颜色（Destination Color，缓冲区中的颜色 D）之间进行，产生输出颜色 O。

• S、D、O 表示完整颜色向量
• Srgb、Drgb 表示 RGB 分量
• Sa、Da 表示 Alpha 分量

所有加法和乘法都是逐分量操作。

颜色处理

• 若目标缓冲区使用归一化整数格式，源颜色 S 会被限制到 [0, 1] 范围
• 若目标缓冲区使用 sRGB 格式且启用了 GL_FRAMEBUFFER_SRGB，目标颜色 D 会被线性化
• 若目标缓冲区使用非归一化整数格式，混合被跳过，S 直接写入 O

启用混合

glEnablei(GL_BLEND, i);    // 为缓冲区 i 启用混合
glDisablei(GL_BLEND, i);   // 为缓冲区 i 禁用混合
glEnable(GL_BLEND);        // 为所有缓冲区启用混合
glDisable(GL_BLEND);       // 为所有缓冲区禁用混合

限制

混合仅对浮点或归一化整数格式的缓冲区有效。对于非归一化整数格式，混合行为如同禁用。

混合方程 (Blend Equations)

混合状态包含两部分：方程和参数。方程定义基本的数学运算，参数用于调整计算。

RGB 和 Alpha 分量使用独立的方程：

void glBlendEquationSeparate(GLenum modeRGB, GLenum modeAlpha);

可用的方程：

枚举值	运算	说明
GL_FUNC_ADD	O = sS + dD	源与目标相加
GL_FUNC_SUBTRACT	O = sS - dD	源减目标
GL_FUNC_REVERSE_SUBTRACT	O = dD - sS	目标减源
GL_MIN	O = min(S, D)	逐分量取最小值（忽略参数）
GL_MAX	O = max(S, D)	逐分量取最大值（忽略参数）

混合参数 (Blending Parameters)

对于使用参数的方程，计算公式为：

Orgb = srgb * Srgb + drgb * Drgb
Oa   = sa   * Sa   + da   * Da

参数通过以下函数设置：

void glBlendFuncSeparate(GLenum srcRGB, GLenum dstRGB, GLenum srcAlpha, GLenum dstAlpha);

常量值

• GL_ONE：值为 1.0
• GL_ZERO：值为 0.0

颜色相关参数

枚举值	含义
GL_SRC_COLOR	源颜色 S
GL_DST_COLOR	目标颜色 D
GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR	1.0 - S
GL_ONE_MINUS_DST_COLOR	1.0 - D
GL_SRC_ALPHA	源 Alpha Sa
GL_DST_ALPHA	目标 Alpha Da
GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA	1.0 - Sa
GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA	1.0 - Da

常用混合配置

传统 Alpha 混合（基于源 Alpha 在源和目标间线性插值）：

glBlendEquationSeparate(GL_FUNC_ADD, GL_FUNC_ADD);
glBlendFuncSeparate(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA, GL_ONE, GL_ZERO);

预乘 Alpha 混合（Premultiplied Alpha，RGB 已预先乘以 Alpha）：

glBlendEquationSeparate(GL_FUNC_ADD, GL_FUNC_ADD);
glBlendFuncSeparate(GL_ONE, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA, GL_ONE, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

混合颜色 (Blend Color)

可设置一个常量颜色用于混合：

void glBlendColor(GLclampf red, GLclampf green, GLclampf blue, GLclampf alpha);

相关参数：GL_CONSTANT_COLOR、GL_ONE_MINUS_CONSTANT_COLOR、GL_CONSTANT_ALPHA、GL_ONE_MINUS_CONSTANT_ALPHA

双源混合 (Dual Source Blending)

片段着色器可输出两个颜色到同一缓冲区：

layout(location = 0, index = 0) out vec4 outputColor0;
layout(location = 0, index = 1) out vec4 outputColor1;

或使用 API：

void glBindFragDataLocationIndexed(uint program, uint colorNumber, uint index, const char* name);

颜色 0 作为源颜色 S，颜色 1 仅用于参数：GL_SRC1_COLOR、GL_SRC1_ALPHA、GL_ONE_MINUS_SRC1_COLOR、GL_ONE_MINUS_SRC1_ALPHA

限制

几乎所有实现中 GL_MAX_DUAL_SOURCE_DRAW_BUFFERS 为 1，使用双源混合时只能写入一个缓冲区。