US3S3L3——设置混合命令

混合

在进行渲染状态的混合相关设置中，我们的步骤为：

进行混合操作的设置（非必须，默认为 Add ）
进行混合方式的设置（主要设置混合因子）

常见的混合类型包括：透明度混合、柔性相加、正片叠底、两倍相乘、变暗、变亮、滤色、线性减淡

混合的基本原理

当我们在进行渲染时，当片元通过了深度测试后，会进入到混合流程中。

在混合流程中：

当前片元的颜色被称为 源颜色
颜色缓冲区中的颜色被称为 目标颜色

混合就是将 源颜色和目标颜色用对应的混合算法进行计算后
输出一个新的颜色更新到颜色缓冲区中

注意：这些颜色都是 RGBA，包含透明通道A

混合方式

我们之前在学习 SubShader 语法时学过，
在编写Shader时可以通过添加混合方式 Blend 的渲染状态
来控制源颜色和目标颜色如何进行混合计算

以正常透明混合为例：

Pass
{
    Tags { "LightMode" = "ForwardBase" }
    ZWrite Off                            //关闭深度写入
    Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha        //设置混合模式，以正常透明混合为例
}

混合默认是关闭的，当我们在使用了 Blend 混合命令时（除 Blend off），Unity内部就会自动的帮助我们开启混合
我们在实现透明效果时，需要设置混合方式这个渲染状态

混合的计算规则

我们假设

当前片元的颜色被称为 $源颜色 = S\ (source)$
颜色缓冲区中的颜色被称为 $目标颜色 = D\ (destination)$
混合后的 $输出颜色 = O\ (out)$

混合计算的规则就是需要构建两个混合等式：

计算 RGB 通道的混合等式

$O_{rgb} = 源因子 \times S_{rgb} + 目标因子 \times D_{rgb}$
计算 A 通道的混合等式

$O_a = 源透明因子 \times S_a + 目标透明因子 \times D_a$

从渲染状态上体现，如下段代码所示，包括两种写法：

Pass
{
    Tags { "LightMode" = "ForwardBase" }
    ZWrite Off                                    //关闭深度写入
    Blend 原因子 目标因子, 原透明因子 目标透明因子    //写法一：混合方式的基本格式
    Blend 原因子 目标因子                            //写法二：混合方式的省略格式
}

如果我们使用方式二来设置因子，由于没有指定透明相关因子，因此，在计算时：

源透明因子 = 源因子
目标透明因子 = 目标因子

混合计算的混合等式为

计算 RGB 通道的混合等式

$O_{rgb} = 源因子 \times S_{rgb} + 目标因子 \times D_{rgb}$
计算 A 通道的混合等式

$O_a = 源因子 \times S_a + 目标因子 \times D_a$

混合因子

在 Unity 当中 ShaderLab 为我们提供了很多设定好的混合因子，我们根据需求直接使用即可

混合因子	描述
`One`	因子为 1
`Zero`	因子为 0
`SrcColor`	因子为源颜色值，混合RGB时用它的RGB作因子；混合A时用它的A
`SrcAlpha`	因子为源颜色的透明度值（A通道）
`DstColor`	因子为目标颜色值，混合RGB时用它的RGB作因子；混合A时用它的A
`DstAlpha`	因子为目标颜色的透明度值（A通道）
`OneMinusSrcColor`	因子为 $(1-源颜色)$ ，混合RGB时用它的RGB作因子；混合A时用它的A
`OneMinusSrcAlpha`	因子为 $(1-源颜色的透明度值)$ （A通道）
`OneMinusDstColor`	因子为 $(1-目标颜色)$ ，混合RGB时用它的RGB作因子；混合A时用它的A
`OneMinusDstAlpha`	因子为 $(1-目标颜色的透明度值)$ （A通道）

以下面两个渲染状态为例：

Pass
{
    Tags { "LightMode" = "ForwardBase" }
    ZWrite Off                                    //关闭深度写入
    Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha, One Zero    //设置混合因子
}

根据上面的混合计算公式，得到该渲染状态的混合计算公式为：

$\begin{cases} O_{rgb} = S_a \times S_{rgb} + (1 - S_a) \times D_{rgb} \\ O_a = 1 \times S_a + 0 \times D_a \end{cases}$

Pass
{
    Tags { "LightMode" = "ForwardBase" }
    ZWrite Off                            //关闭深度写入
    Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha        //设置混合因子
}

根据上面的混合计算公式，得到该渲染状态的混合计算公式为：

$\begin{cases} O_{rgb} = S_a \times S_{rgb} + (1 - S_a) \times D_{rgb} \\ O_a = S_a \times S_a + (1 - S_a) \times D_a \end{cases}$

混合操作

刚才学习的混合计算规则当中，都是使用对应混合因子和源颜色与目标颜色相乘后再相加。
其实 Unity 当中还可以选择其他的计算方式来进行混合计算
在 ShaderLab 当中除了可以使用 Blend 混合命令来设定混合因子
还提供了一个 BlendOp 混合操作命令来设定混合的计算方式，它的基本语法是：

Pass
{
    Tags { "LightMode" = "ForwardBase" }
    ZWrite Off                                    //关闭深度写入
    BlendOp 混合操作                                //设置混合操作
    Blend 原因子 目标因子, 原透明因子 目标透明因子    //混合方式的基本格式
}

混合操作	描述
`Add`（默认操作）	用混合后的源颜色和目标颜色相加 $\begin{cases} O_{rgb} = 源因子 \times S_{rgb} + 目标因子 \times D_{rgb} \\ O_a = 源透明因子 \times S_a + 目标透明因子 \times D_a \end{cases}$
`Sub`	用混合后的源颜色和目标颜色相减 $\begin{cases} O_{rgb} = 原因子 \times S_{rgb} - 目标因子 \times D_{rgb} \\ O_a = 目标透明因子 \times S_a - 源透明因子 \times D_a \end{cases}$
`RevSub`	用混合后的目标颜色减去混合后的源颜色 $\begin{cases} O_{rgb} = 目标因子 \times D_{rgb} - 原因子 \times S_{rgb} \\ O_a = 目标透明因子 \times D_a - 源透明因子 \times S_a \end{cases}$
`Min`	使用源颜色和目标颜色中较小的值（逐分量比较，无需和因子计算） $O_{rgba}=(min(S_r,D_r),min(S_g,D_g),min(S_b,D_b),min(S_a,D_a))$
`Max`	使用源颜色和目标颜色中较大的值（逐分量比较，无需和因子计算） $O_{rgba}=(max(S_r,D_r),max(S_g,D_g),max(S_b,D_b),max(S_a,D_a))$
其他混合操作	无法全平台支持，部分仅支持 Windows DX11 及以上，部分仅支持高版本 OpenGL 所有混合操作及其支持平台，详见：ShaderLab 命令：BlendOp - Unity 手册