最近碰到一个需求，是将Unity内的一些特效进行截图，导出带透明度的png用于视频制作，回顾了以下以前研究过的混融相关的问题，也学到了一些新的技巧。

（图1：OpenGL渲染管线）

在OpenGL渲染管线中，对于透明相关的处理是在管线后期进行的。由于不同物体是按照顺序渲染的，（例如一般会根据物体与相机的距离由远至近渲染） 对透明的处理过程，混融blending，实际上就是shader输出颜色与此颜色所在像素位置已有颜色的合并过程。

假如将当前要处理的像素的颜色称为Source Color，简称Cs，将Cs(r,g,b,a)的alpha值称为Source alpha，简称srcA，此像素已有颜色Color Destination简称为Cd，那么，混融后的颜色Color，简称C为：

C=Cs * srcA + Cd * (1-srcA)       （公式1）

以上既是Unity中最标准的混融模式“Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha”中的计算公式。此公式实际为OpenGL混融方程中的其中一个版本，在OpenGL中：

C=Cs*srcfactor 操作符 Cd*dstfactor （公式2）

OpenGL对srcfactor，dstfactor提供了19个可选参数，例如上文中的source alpha(Cs.a)，也可以是destination alpha(Cd.a)，或者是常数0或1，甚至还可以是一个固定rgb颜色值。

Unity对srcfactor,distractor提供了10种选择：

对于操作符，OpenGL可以进行5种操作，对于乘以参数后的Cs与Cd进行Cs+Cd，Cs-Cd，Cd-Cs，取最小，取最大。

在Unity中可以用 Blendop命令进行设置：

例如：Blendop Sub

另外还有16种DX专用操作符。

虽然混融阶段不是可编程的，但是通过选择不同的参数与操作符，混融也有很大的可操作空间，例如在unity中，不考虑DX专用操作符，可能的混融模式有10*10*5=500种。

（图2:Unity中不同混融模式下的一些差异）

Unity Camera的Clear Flags控制着相机在渲染之前如何clear帧缓存，既是上一帧渲染的内容，例如Skybox意味着清除所有内容并渲染skybox，然后才进行接下来的渲染。四种Clear flags可以看做是四种相机的背景图。

既然已知了混融的参数与方程，那么将函数倒转，既能剔除背景将屏幕上渲染的帧缓存变为只携带自身rgb值的类似带有alpha通道的png图片的效果。例如，分析公式1：

C=Cs * srcA + Cd * (1-srcA) 

我们想要的是Cs：

Cs=(C-Cd*(1-srcA))/srcA （公式2）

渲染的物体有可能是多重的，透明度有可能会叠加，因此srcA为未知数。而我们可以控制背景色Cd，通过camera从帧缓存中获取渲染后的颜色C，它们为已知数。

假设将背景透过Camera的ClearFlag设置为全黑色(0001)或全白色(1111)，分别进行渲染，设渲染后的颜色分别为Cblack，Cwhite，将这两个变量导入公式2中设一个方程组既能求得srcA：

Cblack=Cs*srcA+000*（1-srcA）=Cs*srcA

Cwhite=Cs*srcA+111*（1-srcA）=Cblack+111*（1-srcA）

代入后：

srcA=1-(Cwhite-Cblack)/111 = 1-（Cwhite-Cblack）

求得了srcA，再通过公式2，即可得出Cs。将所有像素的Cs重新写到一个材质上既能得出当前帧的png透明图。

老外通过这种思路写的实现代码： http://wiki.unity3d.com/index.php/AnimationToPNG

Custom render texture：

另外还有种简单的方法，既是利用custom render texture，将camera的target texture选为该custom render texture，clear flags的alpha channal设为0，然后即时选择“export"(在inspector栏的右上角setting下拉列表中）既能得到png文件。但是这种方法在场景中被渲染物体的shader为透明类型时会发生一些问题，该物体颜色也会被抹掉。另外物体边缘会被一条很窄的背景色包裹。暂时不理解问题的原因。

当前混融机制的局限性：

由于混融公式是依赖于最后渲染的像素的Alpha值，所以像素的渲染循序对混融结果的颜色有绝对性的影响。由于Unity是根据物体的Z值来一个物体一个物体的循序，当两个3D物体相交时会发生一些问题：

Case1：两个半透明的Box，先渲染红色Box再渲染黄色Box的结果，黄Box前方被红Box遮挡的像素没有通过ZTest，被剔除了未进入混融：

Case2：先渲染黄色Box，同上，红色部分像素未通过ZTest：

Case3：case1,2 部分像素无法通过ZTest的问题通过在Shader中关闭ZWrite解决，红先黄后。出现了新的Bug，前方红Box遮挡黄Box的像素区域颜色错误，被渲染成了黄Box遮挡红Box：

此问题的根源就是GPU在混融阶段根本没考虑像素的Z值，而只是简单的把当前像素在帧缓存中已有的颜色作为Dst，当前处理的颜色的作为Src，也既是根据物体渲染的先后顺序来决定混融的结果。此机制无法正确处理在3D空间中不同物体相互遮挡的情况。

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参考：

AnimationToPNG-- Brad Nelson

OpenGL 编程指南 Chapter4--Khronos group

Unity Manual: ShaderLab Blending -- Unity Technology

维护日志：

2018-5-2：增，改

2018-5-12：改标题。增加Custom Render Texture部分。

2018-9-26：增加“当前混融机制的局限性”