8.3 初步理解 Texture Alpha

引入

（1）上篇中学习了Alpha混合技术，其中涉及到顶点Alpha和材质Alpha两种。但是Alpha还有一种来源就是纹理（Texture）。另外，通过借助纹理的Alpha值，可以实现纹理的透明效果，这让游戏世界变得更有趣、更逼真！
（2）然而，这里虽然仍是学习Alpha混合，但是涉及到的是纹理Alpha的混合方式，这使得Alpha混合变得不再单纯，并且更加复杂！因为纹理就是一个尤其复杂的主题，想想最多可以设置8个纹理层就能感受的到，仅纹理的渲染状态的选择就够让我们手忙脚乱的，可选的枚举值大概有二十个。所以这里我们先初步了解纹理Alpha混合的使用，更复杂的内容将在后续文章中逐步展开。

Texture Alpha混合中像素Alpha值的形成

当对物体表面使用了纹理之后，像素Alpha值就是纹理Alpha混合之后的值，所以这又取决于纹理的Alpha混合方法，纹理Alpha混合方法决定了纹理Alpha混合之后的Alpha值是取自材料还是取自纹理，或者取自两者的某种运算。
像素的Alpha值的具体计算过程是这样的，首先得到顶点Alpha值，顶点Alpha值可能是直接指定的，也可能是光照计算得到的，然后根据着色模式对顶点Alpha值进行插值，得到的结果再根据纹理Alpha混合方法和纹理采样得到的Alpha值进行指定的运算，得到最终每个像素的Alpha的值。其中，纹理的混合方法与之前纹理颜色的混合方法基本相同，区别是纹理Alpha混合的结果是像素的Alpha值，纹理颜色混合的结果是像素颜色的RGB值。

“纹理阶段混合状态”

纹理映射本质上是从纹理中获取颜色值，然后应用到物体的表面，多层纹理映射本质上就是混合多层纹理的颜色，然后应用到物体的表面。为了处理上的方便，Direct3D将颜色的RGB通道和Alpha通道分别进行处理，具体的操作方法通过纹理阶段混合状态进行设置。也即纹理阶段混合状态用于指定当前纹理阶段（总共有八个阶段，即Stage0到Stage7）纹理颜色值和Alpha值的混合方法。
由于纹理混合对RGB颜色值混合和Alpha值混合是分别处理的，所以本节只讨论纹理的Alpha值混合，RGB颜色值混合在之后的文章中介绍，并且本节中只涉及1层（即第0层）纹理，所以相对好理解的多！
我们分几个步骤来介绍“纹理阶段混合状态”的设置方法：

（1）LPDIRECT3DDEVICE9::SetTextureStageState()函数的使用
（2）设置纹理渲染状态
（3）设置纹理渲染状态值
（4）“纹理混合状态”与纹理的Alpha混合

（1）LPDIRECT3DDEVICE9::SetTextureStageState()函数的使用
纹理混合状态由LPDIRECT3DDEVICE9::SetTextureStageState()设置，该函数的声明如下：

HRESULT SetTextureStageState() {DWORD Stage,D3DTEXTURESTAGESTATETYPE Type,DWORD Value
};

（2）设置纹理渲染状态
渲染状态是上面函数的第二个参数，通过设置渲染状态可以控制纹理的混合模式，如指定纹理颜色值的混合方法还是Alpha值的混合方法；也可以设置相关混合的参数，如指定Alpha值混合的第一个参数（Arg1）和第二个参数（Arg2）。
枚举类型D3DTEXTURESTAGESTATETYPE的定义为：

下面是枚举类型D3DTEXTURESTAGESTATETYPE的详细说明：

不要为此感到惊讶，毕竟最多可以有八层纹理！虽然有如此众多的可选项，但是还记的我们本节的主题吗，我们关心的纹理Alpha值的混合状态设置，为此我们只设置D3DTSS_ALPHAOP、D3DTSS_ALPHAARG1和D3DTSS_ALPHAARG2即可。下面我们来详细介绍一下这三个选项。

（1）D3DTSS_ALPHAOP的含义是：指定纹理层Alpha值混合方法，Vlaue值属于D3DTEXTUREOP枚举类型。
（2）D3DTSS_ALPHAARG1的含义是：Alpha混合的第一个参数，Value属于D3DTA类型常量默认为D3DTA_TEXTURE，即纹理Alpha值
（3）D3DTSS_ALPHAARG2的含义是：Alpha混合的第二个参数，Value属于D3DTA类型常量，默认为D3DTA_CURRENT，即前一个纹理层的输出Alpha值，当Stage=0时，Value值为D3DTA_DIFFUSE，即像素的漫反射Alpha值
解释：
通过这三个参数，我们指定了一个纹理Alpha混合的公式：

即括号中的两个参数通过指定的运算来得出当前阶段纹理的Alpha，然后传给下一个阶段，并将最终的Alpha值表现到显示器上。

剩下的就是设置这些选项的值了，接下来我们只介绍本节中我们使用到的3个选项的值的设定。
（3）设置纹理渲染状态值
我们的任务是设置3个与纹理Alpha混合相关选项的值，再重复一遍，分别是：D3DTSS_ALPHAOP，D3DTSS_ALPHAARG1和D3DTSS_ALPHAARG2。
通过上面的表格，我们知道D3DTSS_ALPHAOP的值取自D3DTEXTUREOP枚举值，下面是D3DTEXTUREOP的定义：

这仅供欣赏，具体的注释及含义可以查看源码文件和官方手册。我们本节实例示例中使用的相关设置是：

运算方式，我们选择了D3DTOP_MODULATE，它的含义是：

即将所提供的两个参数的Alpha值相乘；第一个参数我们设置为D3DTA_TEXTURE，即指定其Alpha值来源于纹理；第二个参数我们设置为D3DTA_DIFFUSE，即像素的漫反射颜色值。其实此处只有一个纹理阶段（即Stage0），即使我们不显式的指定，默认值也是像素的漫反Alpha值。
（4）“纹理混合状态”与纹理的Alpha混合
现在让我们总结一下我们为了实现纹理Alpha混合，我们对纹理阶段混合状态做了什么：首先，我们指定了纹理Alpha混合的操作方式是两个参数相乘，并且给了操作方式两个参数，又因为纹理可能有多级，这成为了我们设置这两个参数的依据。通过这些设置我们便告诉了Direct3D在进行纹理Alpha混合的时候应该怎么做，又应该从哪里取得Alpha值。

即使搞不清楚上面的那些可选项的设置方法和具体含义我们依旧可以在程序中使用纹理的Alpha混合，毕竟这只涉及到纹理混合的一小部分。下面通过一个示例来理解纹理Alpha混合的工作过程。

示例三——纹理Alpha

（1）运行结果

（2）What’s this?
看到运行结果，你可能会有些疑惑，程序是怎样体现出纹理Alpha混合的呢？
首先，我们准备了一幅精灵的图片，这张图片的格式值得我们注意，可以通过DirectX中的DxTex工具查看（相对路径为Microsoft DirectX SDK (June 2010)\Utilities\bin\x64）：

从工具中可以看出，这是一幅颜色格式为32位的图像，RGBA每个通道各占8位，我们需要注意的是，这张图片是包含Alpha通道的，这很重要！因为只有纹理中包含Alpha通道，才存在纹理Alpha混合的概念。
另外，让我们打开图片的另一个视图（工具的View->Alpha Channel Only）：

这个视图是只保留了Alpha通道。上图中的结果意味着什么？黑色部分代表Alpha值为0，即全透明；白色的部分代表Alpha值为1，表示完全不透明。那Alpha值只能非0即1吗?当然不是：

我们把另一张图片的Alpha通道与所用精灵图片进行对比，可以知道右边图片中的Alpha值是从四周向圆心递增的。
（3）程序效果产生的原因！
从上面的分析，我们得知了精灵图片中：那个飞机图案的alpha值是1，而四周也就是背景的alpha值是0。这意味着，在进行纹理alpha值混合的时候，背景处的alpha值依次与顶点的alpha值和后台缓冲区中的alpha值混合（乘积）都是0，即完全透明；而飞机图案alpha=1而完全不透明。最终在打开和关闭纹理混合的时候，呈现出运行中的效果。
（4）关键代码
有关渲染状态的设置：

//设置渲染状态g_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING, FALSE);g_pd3dDevice->SetTextureStageState(0, D3DTSS_ALPHAOP, D3DTOP_MODULATE);g_pd3dDevice->SetTextureStageState(0, D3DTSS_ALPHAARG1, D3DTA_TEXTURE);g_pd3dDevice->SetTextureStageState(0, D3DTSS_ALPHAARG2, D3DTA_DIFFUSE);g_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_SRCBLEND, D3DBLEND_SRCALPHA);    g_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_DESTBLEND, D3DBLEND_INVSRCALPHA);g_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_BLENDOP, D3DBLENDOP_ADD);

从文件中加载纹理：

//创建纹理对象if (FAILED(D3DXCreateTextureFromFile(g_pd3dDevice, "images/plane5.png", &g_pTexture))) {MessageBox(NULL, "fail to create texture.", "error", MB_OK);return E_FAIL;}

场景渲染：

//开始渲染图形if (SUCCEEDED(g_pd3dDevice->BeginScene())) {g_pd3dDevice->SetTexture(0, g_pTexture);g_pd3dDevice->SetStreamSource(0, g_pVB, 0, sizeof(CUSTOMVERTEX));g_pd3dDevice->SetFVF(D3DFVF_CUSTOMVERTEX);g_pd3dDevice->DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLESTRIP, 0, 2);g_pd3dDevice->EndScene();}

源码下载

链接：https://pan.baidu.com/s/1HCOIeY-_Ai2hfnEGDzPzYA 密码：dxao

有关纹理渲染状态的设置是一个庞大并且复杂的主题，在以后的文章中还会接触和学习。通过这个小例子可以看出纹理alpha混合可以很好的制作出透明精灵的效果，在2D游戏中也有广泛的应用。