今天介紹關于OpenGL混合的基本知識。混合是一種常用的技巧，通常可以用來實作半透明。但其實它也是十分靈活的，你可以通過不同的設定得到不同的混合結果，産生一些有趣或者奇怪的圖象。
混合是什麼呢？混合就是把兩種顔色混在一起。具體一點，就是把某一像素位置原來的顔色和将要畫上去的顔色，通過某種方式混在一起，進而實作特殊的效果。
假設我們需要繪制這樣一個場景：透過紅色的玻璃去看綠色的物體，那麼可以先繪制綠色的物體，再繪制紅色玻璃。在繪制紅色玻璃的時候，利用“混合”功能，把将要繪制上去的紅色和原來的綠色進行混合，于是得到一種新的顔色，看上去就好像玻璃是半透明的。
要使用OpenGL的混合功能，隻需要調用：glEnable(GL_BLEND);即可。
要關閉OpenGL的混合功能，隻需要調用：glDisable(GL_BLEND);即可。
注意：隻有在RGBA模式下，才可以使用混合功能，顔色索引模式下是無法使用混合功能的。
一、源因子和目标因子
前面我們已經提到，混合需要把原來的顔色和将要畫上去的顔色找出來，經過某種方式處理後得到一種新的顔色。這裡把将要畫上去的顔色稱為“源顔色”，把原來的顔色稱為“目标顔色”。
OpenGL會把源顔色和目标顔色各自取出，并乘以一個系數（源顔色乘以的系數稱為“源因子”，目标顔色乘以的系數稱為“目标因子”），然後相加，這樣就得到了新的顔色。（也可以不是相加，新版本的OpenGL可以設定運算方式，包括加、減、取兩者中較大的、取兩者中較小的、邏輯運算等，但我們這裡為了簡單起見，不讨論這個了）
下面用數學公式來表達一下這個運算方式。假設源顔色的四個分量（指紅色，綠色，藍色，alpha值）是(Rs, Gs, Bs, As)，目标顔色的四個分量是(Rd, Gd, Bd, Ad)，又設源因子為(Sr, Sg, Sb, Sa)，目标因子為(Dr, Dg, Db, Da)。則混合産生的新顔色可以表示為：
(Rs*Sr+Rd*Dr, Gs*Sg+Gd*Dg, Bs*Sb+Bd*Db, As*Sa+Ad*Da)
當然了，如果顔色的某一分量超過了1.0，則它會被自動截取為1.0，不需要考慮越界的問題。
源因子和目标因子是可以通過glBlendFunc函數來進行設定的。glBlendFunc有兩個參數，前者表示源因子，後者表示目标因子。這兩個參數可以是多種值，下面介紹比較常用的幾種。
GL_ZERO： 表示使用0.0作為因子，實際上相當于不使用這種顔色參與混合運算。
GL_ONE： 表示使用1.0作為因子，實際上相當于完全的使用了這種顔色參與混合運算。
GL_SRC_ALPHA：表示使用源顔色的alpha值來作為因子。
GL_DST_ALPHA：表示使用目标顔色的alpha值來作為因子。
GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA：表示用1.0減去源顔色的alpha值來作為因子。
GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA：表示用1.0減去目标顔色的alpha值來作為因子。
除此以外，還有GL_SRC_COLOR（把源顔色的四個分量分别作為因子的四個分量）、GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR、GL_DST_COLOR、GL_ONE_MINUS_DST_COLOR等，前兩個在OpenGL舊版本中隻能用于設定目标因子，後兩個在OpenGL舊版本中隻能用于設定源因子。新版本的OpenGL則沒有這個限制，并且支援新的GL_CONST_COLOR（設定一種常數顔色，将其四個分量分别作為因子的四個分量）、GL_ONE_MINUS_CONST_COLOR、GL_CONST_ALPHA、GL_ONE_MINUS_CONST_ALPHA。另外還有GL_SRC_ALPHA_SATURATE。新版本的OpenGL還允許顔色的alpha值和RGB值采用不同的混合因子。但這些都不是我們現在所需要了解的。畢竟這還是入門教材，不需要整得太複雜~
舉例來說：
如果設定了glBlendFunc(GL_ONE, GL_ZERO);，則表示完全使用源顔色，完全不使用目标顔色，是以畫面效果和不使用混合的時候一緻（當然效率可能會低一點點）。如果沒有設定源因子和目标因子，則預設情況就是這樣的設定。
如果設定了glBlendFunc(GL_ZERO, GL_ONE);，則表示完全不使用源顔色，是以無論你想畫什麼，最後都不會被畫上去了。（但這并不是說這樣設定就沒有用，有些時候可能有特殊用途）
如果設定了glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);，則表示源顔色乘以自身的alpha值，目标顔色乘以1.0減去源顔色的alpha值，這樣一來，源顔色的alpha值越大，則産生的新顔色中源顔色所占比例就越大，而目标顔色所占比例則減小。這種情況下，我們可以簡單的将源顔色的alpha值了解為“不透明度”。這也是混合時最常用的方式。
如果設定了glBlendFunc(GL_ONE, GL_ONE);，則表示完全使用源顔色和目标顔色，最終的顔色實際上就是兩種顔色的簡單相加。例如紅色(1, 0, 0)和綠色(0, 1, 0)相加得到(1, 1, 0)，結果為黃色。
注意：
所謂源顔色和目标顔色，是跟繪制的順序有關的。假如先繪制了一個紅色的物體，再在其上繪制綠色的物體。則綠色是源顔色，紅色是目标顔色。如果順序反過來，則紅色就是源顔色，綠色才是目标顔色。在繪制時，應該注意順序，使得繪制的源顔色與設定的源因子對應，目标顔色與設定的目标因子對應。不要被混亂的順序搞暈了。
二、二維圖形混合舉例
下面看一個簡單的例子，實作将兩種不同的顔色混合在一起。為了便于觀察，我們繪制兩個矩形：glRectf(-1, -1, 0.5, 0.5);glRectf(-0.5, -0.5, 1, 1);，這兩個矩形有一個重疊的區域，便于我們觀察混合的效果。
先來看看使用glBlendFunc(GL_ONE, GL_ZERO);的，它的結果與不使用混合時相同。
void myDisplay(void)
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glEnable(GL_BLEND);
glBlendFunc(GL_ONE, GL_ZERO);
glColor4f(1, 0, 0, 0.5);
glRectf(-1, -1, 0.5, 0.5);
glColor4f(0, 1, 0, 0.5);
glRectf(-0.5, -0.5, 1, 1);
glutSwapBuffers();
}
嘗試把glBlendFunc的參數修改為glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);以及glBlendFunc(GL_ONE, GL_ONE);，觀察效果。第一種情況下，效果與沒有使用混合時相同，後繪制的圖形會覆寫先繪制的圖形。第二種情況下，alpha被當作“不透明度”，由于被設定為0.5，是以兩個矩形看上去都是半透明的，乃至于看到黑色背景。第三種是将顔色相加，紅色和綠色相加得到黃色。
三、實作三維混合
也許你迫不及待的想要繪制一個三維的帶有半透明物體的場景了。但是現在恐怕還不行，還有一點是在進行三維場景的混合時必須注意的，那就是深度緩沖。
深度緩沖是這樣一段資料，它記錄了每一個像素距離觀察者有多近。在啟用深度緩沖測試的情況下，如果将要繪制的像素比原來的像素更近，則像素将被繪制。否則，像素就會被忽略掉，不進行繪制。這在繪制不透明的物體時非常有用——不管是先繪制近的物體再繪制遠的物體，還是先繪制遠的物體再繪制近的物體，或者幹脆以混亂的順序進行繪制，最後的顯示結果總是近的物體遮住遠的物體。
然而在你需要實作半透明效果時，發現一切都不是那麼美好了。如果你繪制了一個近距離的半透明物體，則它在深度緩沖區内保留了一些資訊，使得遠處的物體将無法再被繪制出來。雖然半透明的物體仍然半透明，但透過它看到的卻不是正确的内容了。
要解決以上問題，需要在繪制半透明物體時将深度緩沖區設定為隻讀，這樣一來，雖然半透明物體被繪制上去了，深度緩沖區還保持在原來的狀态。如果再有一個物體出現在半透明物體之後，在不透明物體之前，則它也可以被繪制（因為此時深度緩沖區中記錄的是那個不透明物體的深度）。以後再要繪制不透明物體時，隻需要再将深度緩沖區設定為可讀可寫的形式即可。嗯？你問我怎麼繪制一個一部分半透明一部分不透明的物體？這個好辦，隻需要把物體分為兩個部分，一部分全是半透明的，一部分全是不透明的，分别繪制就可以了。
即使使用了以上技巧，我們仍然不能随心所欲的按照混亂順序來進行繪制。必須是先繪制不透明的物體，然後繪制透明的物體。否則，假設背景為藍色，近處一塊紅色玻璃，中間一個綠色物體。如果先繪制紅色半透明玻璃的話，它先和藍色背景進行混合，則以後繪制中間的綠色物體時，想單獨與紅色玻璃混合已經不能實作了。
總結起來，繪制順序就是：首先繪制所有不透明的物體。如果兩個物體都是不透明的，則誰先誰後都沒有關系。然後，将深度緩沖區設定為隻讀。接下來，繪制所有半透明的物體。如果兩個物體都是半透明的，則誰先誰後隻需要根據自己的意願（注意了，先繪制的将成為“目标顔色”，後繪制的将成為“源顔色”，是以繪制的順序将會對結果造成一些影響）。最後，将深度緩沖區設定為可讀可寫形式。
調用glDepthMask(GL_FALSE);可将深度緩沖區設定為隻讀形式。調用glDepthMask(GL_TRUE);可将深度緩沖區設定為可讀可寫形式。
一些網上的教程，包括大名鼎鼎的NeHe教程，都在使用三維混合時直接将深度緩沖區禁用，即調用glDisable(GL_DEPTH_TEST);。這樣做并不正确。如果先繪制一個不透明的物體，再在其背後繪制半透明物體，本來後面的半透明物體将不會被顯示（被不透明的物體遮住了），但如果禁用深度緩沖，則它仍然将會顯示，并進行混合。NeHe提到某些顯示卡在使用glDepthMask函數時可能存在一些問題，但可能是由于我的閱曆有限，并沒有發現這樣的情況。
那麼，實際的示範一下吧。我們來繪制一些半透明和不透明的球體。假設有三個球體，一個紅色不透明的，一個綠色半透明的，一個藍色半透明的。紅色最遠，綠色在中間，藍色最近。根據前面所講述的内容，紅色不透明球體必須首先繪制，而綠色和藍色則可以随意修改順序。這裡為了示範不注意設定深度緩沖的危害，我們故意先繪制最近的藍色球體，再繪制綠色球體。
為了讓這些球體有一點立體感，我們使用光照。在(1, 1, -1)處設定一個白色的光源。代碼如下：
void setLight(void)
{
static const GLfloat light_position[] = {1.0f, 1.0f, -1.0f, 1.0f};
static const GLfloat light_ambient[] = {0.2f, 0.2f, 0.2f, 1.0f};
static const GLfloat light_diffuse[] = {1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f};
static const GLfloat light_specular[] = {1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f};
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_position);
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, light_ambient);
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, light_diffuse);
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, light_specular);
glEnable(GL_LIGHT0);
glEnable(GL_LIGHTING);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
}
每一個球體顔色不同。是以它們的材質也都不同。這裡用一個函數來設定材質。
void setMatirial(const GLfloat mat_diffuse[4], GLfloat mat_shininess)
{
static const GLfloat mat_specular[] = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};
static const GLfloat mat_emission[] = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};
glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, mat_diffuse);
glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, mat_specular);
glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION, mat_emission);
glMaterialf (GL_FRONT, GL_SHININESS, mat_shininess);
}
有了這兩個函數，我們就可以根據前面的知識寫出整個程式代碼了。這裡隻給出了繪制的部分，其它部分大家可以自行完成。
void myDisplay(void)
{
// 定義一些材質顔色
const static GLfloat red_color[] = {1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};
const static GLfloat green_color[] = {0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.3333f};
const static GLfloat blue_color[] = {0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.5f};
// 清除螢幕
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
// 啟動混合并設定混合因子
glEnable(GL_BLEND);
glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
// 設定光源
setLight();
// 以(0, 0, 0.5)為中心，繪制一個半徑為.3的不透明紅色球體（離觀察者最遠）
setMatirial(red_color, 30.0);
glPushMatrix();
glTranslatef(0.0f, 0.0f, 0.5f);
glutSolidSphere(0.3, 30, 30);
glPopMatrix();
// 下面将繪制半透明物體了，是以将深度緩沖設定為隻讀
glDepthMask(GL_FALSE);
// 以(0.2, 0, -0.5)為中心，繪制一個半徑為.2的半透明藍色球體（離觀察者最近）
setMatirial(blue_color, 30.0);
glPushMatrix();
glTranslatef(0.2f, 0.0f, -0.5f);
glutSolidSphere(0.2, 30, 30);
glPopMatrix();
// 以(0.1, 0, 0)為中心，繪制一個半徑為.15的半透明綠色球體（在前兩個球體之間）
setMatirial(green_color, 30.0);
glPushMatrix();
glTranslatef(0.1, 0, 0);
glutSolidSphere(0.15, 30, 30);
glPopMatrix();
// 完成半透明物體的繪制，将深度緩沖區恢複為可讀可寫的形式
glDepthMask(GL_TRUE);
glutSwapBuffers();
}
大家也可以将上面兩處glDepthMask删去，結果會看到最近的藍色球雖然是半透明的，但它的背後直接就是紅色球了，中間的綠色球沒有被正确繪制。
小結：
本課介紹了OpenGL混合功能的相關知識。
混合就是在繪制時，不是直接把新的顔色覆寫在原來舊的顔色上，而是将新的顔色與舊的顔色經過一定的運算，進而産生新的顔色。新的顔色稱為源顔色，原來舊的顔色稱為目标顔色。傳統意義上的混合，是将源顔色乘以源因子，目标顔色乘以目标因子，然後相加。
源因子和目标因子是可以設定的。源因子和目标因子設定的不同直接導緻混合結果的不同。将源顔色的alpha值作為源因子，用1.0減去源顔色alpha值作為目标因子，是一種常用的方式。這時候，源顔色的alpha值相當于“不透明度”的作用。利用這一特點可以繪制出一些半透明的物體。
在進行混合時，繪制的順序十分重要。因為在繪制時，正要繪制上去的是源顔色，原來存在的是目标顔色，是以先繪制的物體就成為目标顔色，後來繪制的則成為源顔色。繪制的順序要考慮清楚，将目标顔色和設定的目标因子相對應，源顔色和設定的源因子相對應。
在進行三維混合時，不僅要考慮源因子和目标因子，還應該考慮深度緩沖區。必須先繪制所有不透明的物體，再繪制半透明的物體。在繪制半透明物體時前，還需要将深度緩沖區設定為隻讀形式，否則可能出現畫面錯誤。