Base-透明渲染

实时透明渲染需要决定覆盖、光照、排序和合成。Alpha 混合是常见表面合成方法，但透明材质还可能涉及折射、吸收与散射，不能把透明统一解释为一种 Blend 状态。

本文沿 2019 年 7 月 31 日的透明笔记整理，并合入 2023 年 2 月 23 日的 Weighted Blended OIT 记录。代码强调合成关系，不是可直接替换任何管线的完整 Renderer Feature。

1. Alpha Blend 与预乘 Alpha

对于未预乘的源颜色 Cs 和不透明背景 Cd，常见关系是 Cout=Cs*As+Cd*(1-As)，对应：

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Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha

若源 RGB 已经乘过 Alpha，则使用 Blend One OneMinusSrcAlpha。源表示与混合状态必须一致，否则会出现边缘发暗或重复乘 Alpha。

Alpha 输出本身还有独立的合成公式，离屏目标需要继续参与合成时，应分别配置 RGB 与 Alpha 因子，而不是只看当前显示颜色。

加法 Blend One One 适合某些发光近似，但没有普通遮挡式透明的覆盖意义。它不能代表所有特效的“标准透明”。

2. 深度与排序

透明通常保留深度测试以避开不透明遮挡，并关闭深度写入，按远到近绘制。若提前把半透明表面写进深度，会阻止其后本来应该可见的层参与合成。

对象中心排序无法正确解决交叉网格、自交和环状遮挡。双 Pass 先背面后正面只对部分形状有帮助，不是通用排序算法。

Unity 中 Transparent 队列通常从 3000 开始，但具体天空盒、复制颜色和后处理顺序由管线决定。透明不一定必须采用唯一的前向方案，只是很多延迟管线将它单独放到前向路径处理。

原笔记配图：半透明盒子的前后表面需要正确的排序和深度写入策略。

3. Alpha Clip 与覆盖率

Alpha Clip 根据阈值丢弃片元，其余按不透明覆盖处理，通常可以写深度。边缘不连续会走样，需要 MSAA 的 Alpha-to-Coverage、覆盖率保持、时域方法或更多几何等策略。

Dither 加 TAA 可以模拟平均覆盖，却会带来噪声、拖影和对历史积累的依赖。它不能完全替代折射玻璃等真正多层透明。

4. OIT 是一类方法

Order-Independent Transparency（顺序无关透明，OIT）包含不同精度和成本的方案。Depth Peeling、多片元存储与加权混合并不等价。

Weighted Blended OIT 用可交换的累积近似多层合成，避免对象排序，但一般不能准确恢复所有颜色层的前后关系。高不透明度、强烈颜色差异或复杂折射仍可能暴露近似。

5. 累积与 Revealage

清空 Accum 为 0，Revealage 为 1。对每个片元，以非负权重 w 累积：

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Accum.rgb += color * alpha * w
Accum.a   += alpha * w
Revealage *= (1-alpha)

Accum 使用加法混合；Revealage 存的是透过比例，不是最上层 Alpha。权重需要结合线性深度/设备深度定义与目标范围设计，原记录里的 pow(z,-2.5) 在 z 为零、反向深度或不同近远范围时并不安全。

如果用单通道 R 目标且 Shader 输出 Alpha 到红色，可使用对应的源颜色因子乘法表达透过率；若输出 Alpha 在 A 通道，又是另一种配置。附件通道、片元输出与 Blend 因子必须成套，不能复制两段独立代码就认为一致。

原笔记配图：旧笔记中 z 的负幂权重曲线。它只说明深度权重变化，实际实现要限定有效深度并避免零点奇异。

6. 最终合成与稳定性

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float3 averageColor = accum.rgb / max(accum.a, 1e-5);
float opacity = 1.0 - revealage;
float3 result = averageColor * opacity + background * revealage;

若没有透明片元，Accum 为 0，Revealage 为 1，结果就是背景。实现还要考虑累积格式溢出、权重范围、MSAA、独立附件混合支持与线性颜色计算。

额外 RT 的写读和合成 Pass 也有成本。OIT 可以解决某类排序问题，不代表一定比简单透明更快。应分别测试普通粒子、密集叠层和高 Alpha 极端情况。

总结

先确定颜色是否预乘、深度是否写入、层间顺序怎样处理，再选择合成算法。Weighted Blended OIT 用可交换累积换取排序便利，同时保留近似与带宽代价，不能当作完全无误差的透明替代品。

参考资料

• McGuire 与 Bavoil：Weighted Blended OIT
• 作者实现说明
• Unity：Blend