【D3D11游戏编程】学习笔记十六：Alpha通道(Alpha Channel)

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在使用纹理时，我们有时需要指定该纹理图哪些部分是我们想要的，哪些部分我们不需要，即透明的。这时候，我们需要为纹理的每个texel指定alpha值，令我们不需要的那些部分的alpha为0，其他部分为1。纹理中对于每个texel，相对于RGB部分，我们称alpha值部分为alpha通道，即Alpha Channel。

1. 添加Alpha通道

通常情况下我们使用的24位（RGB）图片，是没有alpha通道的。如果想让它支持透明，我们需要为它添加alpha通道。一种常见的添加Alpha通道的方法即使用一张灰度图。该灰度图与原始图片具有完全一样的尺寸，不同的是该灰度图中的每个元素不是RGB颜色，而是代表透明度（8位）。如下图所示：

左边为原始图片，右边为对应的灰度图，其中黑色部分代表透明部分，即alpha值为0，白色部分为原始纹理图中我们想要的部分。有很多工具可以帮我们把两种图片结合在一起，从而生成支持alpha通道的图片。比如DirectX SDK自带的纹理工具DXTex程序。我们在示例程序中所用的.dds格式的图片即支持alpha通道。

2. HLSL中clip函数的使用

接着上图中的例子，我们想使用该纹理来绘制篱笆。显然，我们只需要纹理中代表篱笆本身的部分，其他部分应该是透明的。现在我们已经拥有一张支持alpha通道的纹理了（dds格式），如何使用它的alpha通道呢？

有两种方法可以实现这种透明效果：

第一种方法即混合。由于对于我们不想要的部分，对应的alpha值为0，因此我们可以通过设置相应的混合因子、混合操作来实现透明效果，具体方法见上节介绍透明效果的实现部分。

但是，使用混合尽管实现了透明的效果，效率却并不高。因为对于我们不需要的部分，仍然参与了大量的混合计算，最终却无任何效果，因而造成很大的浪费。另一种更加高效的方法即使用HLSL中clip(x)函数。使用该函数时，对于我们不想要的部分，像素着色器会直接停止处理，因而不会造成无用的计算。

对于clip(x)函数，它只能用于像素着色器中，且当x<0时，该像素将被抛弃，不再继续执行。针对该例子，对于alpha值接近0的像素，我们直接丢弃它，对于其他像素，按正常方式进行处理。因此我们可以在像素着色器中这样使用：clip(texColor.a - 0.1f）。对于透明部分，alpha - 0.1f会小于0，因而将停止处理它。

在Pixel Shader中对应的部分代码如下：

if(useTexture)
{
	texColor = g_tex.Sample(samplerTex,pin.tex);
	//是否打开alpha clip
	if(AlphaClipEnable)
	{
		clip(texColor.a-0.1f);
	}
}

这里AlphaClipEnable为控制参数，当为true时，将实现透明效果。同样，useTexture也是。
注意：在于纹理过滤的原因，原纹理中alpha值为0的部分在经过过滤后通常会被“模糊化”，即相对于绝对的0会有一定的误差。因此我们在使用clip函数时应该考虑到这一因素，通过让alpha减去0.1来实现。当然，0.1不是固定的，其他合理范围内的值也可以。

以下是使用clip实现透明效果，与不使用clip时的对比图：

此外，clip还可以使用在其他很多方面。比如很多优化算法，通过相应的判别依据（这里我们以alpha值作为依据，此外也可以使用距离等参数作为判断依据）作为参数传递到clip函数中，以决定场景中哪些部分可以剔除，以减轻运算负荷。在下一篇文章中，我们将实现一种游戏中很重要的一种效果：雾化，在该例子中，为了提高效率，可以使用clip函数，把位于能见度以外的场景剔除。

本文完。