OpenGL中alpha测试GL_ALPHA_TEST

我们知道像素的Alpha值可以用于混合操作。其实Alpha值还有一个用途，这就是Alpha测试。当每个像素即将绘制时，如果启动了Alpha测试，OpenGL会检查像素的Alpha值，只有Alpha值满足条件的像素才会进行绘制（严格的说，满足条件的像素会通过本项测试，进行下一种测试，只有所有测试都通过，才能进行绘制），不满足条件的则不进行绘制。这个“条件”可以是：始终通过（默认情况）、始终不通过、大于设定值则通过、小于设定值则通过、等于设定值则通过、大于等于设定值则通过、小于等于设定值则通过、不等于设定值则通过。

如果我们需要绘制一幅图片，而这幅图片的某些部分又是透明的（想象一下，你先绘制一幅相片，然后绘制一个相框，则相框这幅图片有很多地方都是透明的，这样就可以透过相框看到下面的照片），这时可以使用Alpha测试。将图片中所有需要透明的地方的Alpha值设置为0.0，不需要透明的地方Alpha值设置为1.0，然后设置Alpha测试的通过条件为：“大于0.5则通过”，这样便能达到目的。当然也可以设置需要透明的地方Alpha值为1.0，不需要透明的地方Alpha值设置为0.0，然后设置条件为“小于0.5则通过”。Alpha测试的设置方式往往不只一种，可以根据个人喜好和实际情况需要进行选择。

可以通过下面的代码来启用或禁用Alpha测试：

glEnable(GL_ALPHA_TEST);   // 启用Alpha测试

glDisable(GL_ALPHA_TEST); // 禁用Alpha测试

可以通过下面的代码来设置Alpha测试条件为“大于0.5则通过”：

glAlphaFunc(GL_GREATER, 0.5f);

该函数的第二个参数表示设定值，用于进行比较。第一个参数是比较方式，除了GL_LESS(小于则通过)外，还可以选择：

GL_ALWAYS（始终通过），

GL_NEVER（始终不通过），

GL_LESS（小于则通过），

GL_LEQUAL（小于等于则通过），

GL_EQUAL（等于则通过），

GL_GEQUAL（大于等于则通过），

GL_NOTEQUAL（不等于则通过）。

现在我们来看一个实际例子。一幅照片图片，一幅相框图片，如何将它们组合在一起呢？为了简单起见，我们使用前面两课一直使用的24位BMP文件来作为图片格式。（因为发布到网络上，为了节约容量，我所发布的是JPG格式。大家下载后可以用Windows XP自带的画图工具打开，并另存为24位BMP格式）

注：第一幅图片是著名网络游戏《魔兽世界》的一幅桌面背景，用在这里希望没有涉及版权问题。如果有什么不妥，请及时指出，我会立即更换。

在24位的BMP文件格式中，BGR三种颜色各占8位，没有保存Alpha值，因此无法直接使用Alpha测试。注意到相框那幅图片中，所有需要透明的位置都是白色，所以我们在程序中设置所有白色（或很接近白色）的像素Alpha值为0.0，设置其它像素Alpha值为1.0，然后设置Alpha测试的条件为“大于0.5则通过”即可。这种使用某种特殊颜色来代表透明颜色的技术，有时又被成为Color Key技术。

利用前面第11课的一段代码，将图片读取为纹理，然后利用下面这个函数来设置“当前纹理”中每一个像素的Alpha值。

/* 将当前纹理BGR格式转换为BGRA格式

• 纹理中像素的RGB值如果与指定rgb相差不超过absolute，则将Alpha设置为0.0，否则设置为1.0

*/

void texture_colorkey(GLubyte r, GLubyte g, GLubyte b, GLubyte absolute)

{

GLint width, height;

GLubyte* pixels = 0;

// 获得纹理的大小信息

glGetTexLevelParameteriv(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_TEXTURE_WIDTH, &width);

glGetTexLevelParameteriv(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_TEXTURE_HEIGHT, &height);

// 分配空间并获得纹理像素

pixels = (GLubyte*)malloc(widthheight4);

if( pixels == 0 )

return;

glGetTexImage(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_BGRA_EXT, GL_UNSIGNED_BYTE, pixels);

// 修改像素中的Alpha值

// 其中pixels[i4], pixels[i4+1], pixels[i4+2], pixels[i4+3]

//    分别表示第i个像素的蓝、绿、红、Alpha四种分量，0表示最小，255表示最大

{

GLint i;

GLint count = width * height;

for(i=0; i<count; ++i)

{

if( abs(pixels[i*4] - b) <= absolute

&& abs(pixels[i*4+1] - g) <= absolute

&& abs(pixels[i*4+2] - r) <= absolute )

pixels[i*4+3] = 0;

else

pixels[i*4+3] = 255;

}

}

// 将修改后的像素重新设置到纹理中，释放内存

glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, width, height, 0,

GL_BGRA_EXT, GL_UNSIGNED_BYTE, pixels);

free(pixels);

}有了纹理后，我们开启纹理，指定合适的纹理坐标并绘制一个矩形，这样就可以在屏幕上将图片绘制出来。我们先绘制相片的纹理，再绘制相框的纹理。程序代码如下：

void display(void)

{

static int initialized    = 0;

static GLuint texWindow   = 0;

static GLuint texPicture = 0;

// 执行初始化操作，包括：读取相片，读取相框，将相框由BGR颜色转换为BGRA，启用二维纹理

if( !initialized )

{

texPicture = load_texture(“pic.bmp”);

texWindow   = load_texture(“window.bmp”);

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texWindow);

texture_colorkey(255, 255, 255, 10);

glEnable(GL_TEXTURE_2D);

initialized = 1;

}

// 清除屏幕

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

// 绘制相片，此时不需要进行Alpha测试，所有的像素都进行绘制

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texPicture);

glDisable(GL_ALPHA_TEST);

glBegin(GL_QUADS);

glTexCoord2f(0, 0);      glVertex2f(-1.0f, -1.0f);

glTexCoord2f(0, 1);      glVertex2f(-1.0f,   1.0f);

glTexCoord2f(1, 1);      glVertex2f( 1.0f,   1.0f);

glTexCoord2f(1, 0);      glVertex2f( 1.0f, -1.0f);

glEnd();

// 绘制相框，此时进行Alpha测试，只绘制不透明部分的像素

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texWindow);

glEnable(GL_ALPHA_TEST);

glAlphaFunc(GL_GREATER, 0.5f);

glBegin(GL_QUADS);

glTexCoord2f(0, 0);      glVertex2f(-1.0f, -1.0f);

glTexCoord2f(0, 1);      glVertex2f(-1.0f,   1.0f);

glTexCoord2f(1, 1);      glVertex2f( 1.0f,   1.0f);

glTexCoord2f(1, 0);      glVertex2f( 1.0f, -1.0f);

glEnd();

// 交换缓冲

glutSwapBuffers();

}

其中：load_texture函数是从第11课中照搬过来的（该函数还使用了一个power_of_two函数，一个BMP_Header_Length常数，同样照搬），无需进行修改。main函数跟其它课程的基本相同，不再重复。

程序运行后，会发现相框与相片的衔接有些不自然，这是因为相框某些边缘部分虽然肉眼看上去是白色，但其实RGB值与纯白色相差并不少，因此程序计算其Alpha值时认为其不需要透明。解决办法是仔细处理相框中的每个像素，在需要透明的地方涂上纯白色，这也许是一件很需要耐心的工作。

大家可能会想：前面我们学习过混合操作，混合可以实现半透明，自然也可以通过设定实现全透明。也就是说，Alpha测试可以实现的效果几乎都可以通过OpenGL混合功能来实现。那么为什么还需要一个Alpha测试呢？答案就是，这与性能相关。Alpha测试只要简单的比较大小就可以得到最终结果，而混合操作一般需要进行乘法运算，性能有所下降。另外，OpenGL测试的顺序是：剪裁测试、Alpha测试、模板测试、深度测试。如果某项测试不通过，则不会进行下一步，而只有所有测试都通过的情况下才会执行混合操作。因此，在使用Alpha测试的情况下，透明的像素就不需要经过模板测试和深度测试了；而如果使用混合操作，即使透明的像素也需要进行模板测试和深度测试，性能会有所下降。还有一点：对于那些“透明”的像素来说，如果使用Alpha测试，则“透明”的像素不会通过测试，因此像素的深度值不会被修改；而使用混合操作时，虽然像素的颜色没有被修改，但它的深度值则有可能被修改掉了。

因此，如果所有的像素都是“透明”或“不透明”，没有“半透明”时，应该尽量采用Alpha测试而不是采用混合操作。当需要绘制半透明像素时，才采用混合操作。