c++ - 如何使用 GLSL 在体积渲染中进行混合？

Question

This介绍使用OpenGL过时的API进行体积渲染的方法。但是现在，我想使用 GLSL 完成体积渲染，并且我已经完成了其中的一部分。我的问题是如何进行混合。在上面的链接中，混合是通过以下代码完成的:

glEnable(GL_BLEND);
glBlendFunc( GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA );

但是如何使用 GLSL 完成混合？

我尝试使用以下等式:

C = Cs*As + Cd(1 - As)

Cs 是源对象的颜色。 Cd 是目标对象的颜色。与源对象的 alpha 一样。我在片段着色器中的代码如下:

......
vec3 dir = backPoint - frontPoint;
float len = length(dir);
float stepSize = 0.01;
vec3 deltaDir = normalize(dir)*stepSize;
float deltaLen = length(deltaDir);
float accLen = 0;
float accAlpha = 0;
float sampleAlpha = 0;
vec4 accColor = vec4(0.0);

vec3 samplePoint = frontPoint;
vec4 sampleColor;
while(accLen < len && accColor.a <= 1.0){
    sampleColor = texture(texture3D, samplePoint);

    accColor = sampleColor*sampleColor.a + accColor*(1-sampleColor.a);

    accLen += deltaLen;
    samplePoint += deltaDir;
}
color = accColor;
......

在我的项目中，我让 3D Texture 的 r, g, b, a 的值相同。但是我无法获得上述链接之一的结果。你能帮我解决使用 GLSL 的混合问题吗？

Answer 1

在预乘 alpha 颜色空间中进行计算是很自然的。它更符合体积现象的发射-吸收。对应的方程为:

C = Cs + (1 - As)*Cd
A = 1 - (1 - As)*(1 - Ad) = As + (1 - As)*Ad

虽然可以在非预乘 alpha 颜色空间中进行计算，但它需要除以 alpha 值并且通常更复杂。 (您的代码在非预乘中工作，没有考虑到它......)

因此要设置您使用的 OpenGL 混合:

glBlendFunc( GL_ONE, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA );

然后在着色器中使用这个公式:

accColor = sampleColor + accColor*(1-sampleColor.a);

在生成 3D 纹理时，您还必须考虑到这一点。例如，所有像素 R = G = B = A 对应于白色雾状物质的纹理，因此您必须在黑暗背景下查看它。