xcode - Metal 中的Alpha混合未达到预期的结果

Question

我在Metal中渲染半透明 Sprite 时遇到问题。我已经在Apple的论坛上阅读了this question，this question，this one和this thread以及其他内容，但是还不能完全起作用，因此请先继续阅读，然后再将此问题标记为重复的。

我的引用纹理有四行四列。这些行分别是完全饱和的红色，绿色，蓝色和黑色。列的不透明度从100％不透明到25％不透明(依次为1、0.75、0.5、0.25 alpha)变化。

在Pixelmator(我创建它的地方)上，它看起来像这样:



如果在导出之前插入完全不透明的白色背景，它将看起来像这样:



... 但是，当我将其纹理映射到Metal中的四边形上，并在将背景清除为不透明的白色(255、255、255、255)后进行渲染时，我得到了:



...显然比不透明的片段中的暗(应使后面的亮白色“渗出”)，比不透明的片段中的暗。

实现细节

我将png文件作为纹理 Assets 导入到Xcode中，作为我应用程序 Assets 目录中的纹理 Assets ，并在运行时使用MTKTextureLoader加载了该文件。 .SRGB选项似乎没有什么不同。

就我所知，着色器代码没有做任何花哨的事情，但仅供引用:

#include <metal_stdlib>
using namespace metal;

struct Constants {
    float4x4 modelViewProjection;
};

struct VertexIn {
    float4 position  [[ attribute(0) ]];
    float2 texCoords [[ attribute(1) ]];
};

struct VertexOut {
    float4 position [[position]];
    float2 texCoords;
};

vertex VertexOut sprite_vertex_transform(device VertexIn *vertices [[buffer(0)]],
                                         constant Constants &uniforms [[buffer(1)]],
                                         uint vertexId [[vertex_id]]) {

    float4 modelPosition = vertices[vertexId].position;
    VertexOut out;

    out.position = uniforms.modelViewProjection * modelPosition;
    out.texCoords = vertices[vertexId].texCoords;

    return out;
}

fragment float4 sprite_fragment_textured(VertexOut fragmentIn [[stage_in]],
                                         texture2d<float, access::sample> tex2d [[texture(0)]],
                                         constant Constants &uniforms [[buffer(1)]],
                                         sampler sampler2d [[sampler(0)]]) {

    float4 surfaceColor = tex2d.sample(sampler2d, fragmentIn.texCoords);

    return surfaceColor;
}

在应用程序方面，我在渲染过程描述符上使用以下(相当标准的)混合因子和操作:

descriptor.colorAttachments[0].rgbBlendOperation = .add
descriptor.colorAttachments[0].alphaBlendOperation = .add

descriptor.colorAttachments[0].sourceRGBBlendFactor = .one
descriptor.colorAttachments[0].sourceAlphaBlendFactor = .sourceAlpha

descriptor.colorAttachments[0].destinationRGBBlendFactor = .oneMinusSourceAlpha
descriptor.colorAttachments[0].destinationAlphaBlendFactor = .oneMinusSourceAlpha

(我尝试将 sourceRGBBlendFactor从 .one更改为 .sourceAlpha，使它变暗了。)

如果我在 红色背景(255、0、0、255)上渲染图像，则会得到以下信息:



请注意，第一行向右逐渐变暗。 整个都应该是相同的颜色，因为它混合了具有相同RGB分量(255、0、0)的两种颜色。

我已经将我的应用程序剥离到最低限度，并添加了 demo project on Github；完整的Metal设置可以在存储库的源代码中看到。也许有一些我没有提到的原因导致了这种情况，但是我无法完全弄清楚是什么原因...

编辑:

正如@KenThomases在评论中所建议的那样，我将 MTKView属性 colorPixelFormat的值从默认 .bgra8Unorm更改为 bgra8Unorm_srgb，并将 colorSpace属性设置为与 view.window?.colorSpace?.cgColorSpace相同。 现在，半透明的片段看起来暗了很多，但仍然不是预期的颜色:



(第一行应在红色背景上从左到右完全“不可见”。)

附录

我碰到了 Apple's docs on using the Shader Debugger，所以我决定看看当我的应用程序绘制 Sprite 右上角的片段之一(在25％的不透明度下被完全饱和的红色)时，片段着色器中会发生什么。

有趣的是，片段着色器返回的值(然后根据颜色缓冲区的当前颜色和混合因子/函数将对其应用alpha混合)是 [0.314, 0.0, 0.0, 0.596]:



RGBt值似乎不受 MTKTextureLoader.Option.SRGB是 true， false或不存在的影响。

请注意， 红色组件( 0.314)和 alpha 组件( 0.596)的 不等于，但是(如果我没记错的话) 应当是，对于带全饱和的alpha来说是红色的。

我想这意味着我已将问题缩小到纹理加载阶段...？

也许我应该放弃方便的 MTKTextureLoader并弄脏我的手...？

Answer 1

好吧，事实证明问题确实在纹理加载阶段，但是没有我可能可以调整的任何代码(至少在坚持MTKTextureLoader的情况下没有)。

似乎我需要在Xcode中对 Assets 目录的Attributes Inspector进行一些更改(但至少现在我可以用Xcode标记我的原始问题:距离铜牌更近了一步!)。

具体来说，我不得不将纹理集的解释属性从默认选项“颜色”更改为“颜色(未预乘)”:



显然，这些 Assets 目录纹理集在设计时考虑了更传统的纹理图像格式，例如TGA，不是PNG(根据规范正式未预乘)。

我以某种方式期望MTKTextureLoader足够聪明，可以在加载时为我执行此操作。显然，这不是一条可以从(例如)PNG文件的元数据/标题中可靠读取的信息。

现在，我的引用纹理以其所有的辉煌呈现:



作为最终的更严格的测试，我可以确认所有4种颜色在等效的RGB背景下都会“消失”，而不管纹理像素的不透明度如何: