多个像素的 Alpha 混合公式是什么？

Question

我有许多 RGBA 像素，每个像素都有一个 alpha 分量。

所以我有一个像素列表： (p0 p1 p2 p3 p4 ... pn) 其中 p_0_ 是前面的像素，p_n_ 是最远的像素（在后面）。

最后一个（或任何）像素不一定是不透明的，因此生成的混合像素也可以以某种方式透明。 我从列表的开头到结尾进行混合，反之亦然（是的，它是光线追踪）。 因此，如果任何时候结果变得足够不透明，我都可以以足够正确的结果停止。 我将以这种方式应用混合算法： ((((p0 @ p1) @ p2) @ p3) ... )

谁能建议我一个正确的混合公式，不仅适用于 R、G 和 B，还适用于 A 组分？

UPD：我想知道对于确定的混合颜色过程，我们怎么可能有很多公式？ 这是某种近似吗？ 对我来说，这看起来很疯狂：公式并没有太大的不同，以至于我们真正获得了效率或优化。 谁能澄清这一点吗？

Answer 1

Alpha 混合是比您想象的更深入的主题之一。 这取决于 alpha 值在您的系统中的含义，如果您猜错了，那么您最终会得到看起来不错的结果，但会显示奇怪的伪影。

查看 Porter 和 Duff 的经典论文“合成数字图像”，了解精彩的内容可读的讨论和所有公式。 您可能需要“over”运算符。

听起来你正在做一些更接近体积渲染的事情。 有关公式和参考资料，请参阅图形常见问题解答，问题 5.16“如何我执行体积渲染？”。

Answer 2

有多种可能的方法可以实现此目的，具体取决于 RGBA 值如何实际表示材质的属性。

这是一个可能的算法。 从最终像素颜色 lightr=lightg=lightb=0、lightleft=1 开始；

对于遇到的每个 r、g、b、a 像素，评估：

lightr += lightleft*r*(1-a)
lightg += lightleft*g*(1-a)
lightb += lightleft*b*(1-a)
lightleft *= 1-a;

（RGBA 值在 0 和 1 之间标准化，我假设 a=1 表示不透明，a=0 表示完全透明）

如果遇到的第一个像素是蓝色不透明度为 50%，则 50% 的可用颜色设置为蓝色，其余部分未知。 如果接下来是不透明度为 50% 的红色像素，则剩余光的 25% 将设置为红色，因此该像素具有 50% 的蓝色和 25% 的红色。 如果接下来是不透明度为 60% 的绿色像素，则该像素为 50% 蓝色、25% 红色、15% 绿色，剩余 10% 的光。

与此功能相对应的物理材料是发光但部分不透明的材料：因此，堆栈中间的像素永远无法使最终颜色变暗：它只能阻止其后面的光增加最终颜色（通过变黑）并且完全不透明）。