Premultiplied Alpha 這個(gè)概念做游戲開發(fā)的人都不會(huì)不知道。Xcode 的工程選項(xiàng)里有一項(xiàng) Compress PNG Files，會(huì)對(duì) PNG 進(jìn)行 Premultiplied Alpha，Texture Packer 中也有Premultiplied Alpha 的選項(xiàng)。那么問題來了，Premultiplied Alpha 是什么呢？我被這個(gè)問題困惑了很久，之前搜到過 Nvidia的這篇文章，其實(shí)說的很清楚，只是當(dāng)時(shí)有很多相關(guān)概念沒搞清楚，所以沒看懂。直到前幾天讀《Real Time Rendering》時(shí)終于搞懂了。

Alpha Blending

要搞清楚這個(gè)問題，先得理解Alpha通道的工作原理，如果你已經(jīng)了解可以直接跳過。

最常見的像素表示格式是RGBA8888即 (r, g, b, a)，每個(gè)通道8位，0-255。例如紅色60%透明度就是 (255, 0, 0, 153)，為了表示方便alpha通道一般記成正規(guī)化后的0-1的浮點(diǎn)數(shù)，也就是 (255, 0, 0, 0.6)。而 Premultiplied Alpha 則是把RGB通道乘以透明度也就是 (r a, g a, b * a, a)，50%透明紅色就變成了(153, 0, 0, 0.6)。

透明通道在渲染的時(shí)候通過 Alpha Blending 產(chǎn)生作用，如果一個(gè)透明度為 a_s 的顏色 C_s 渲染到顏色 C_d上，混合后的顏色通過以下公式計(jì)算，

以60%透明的紅色渲染到白色背景為例：

為什么要 Premultiplied Alpha 呢？

Premultiplied Alpha 后的像素格式變得不直觀，因?yàn)樵诋媹D的時(shí)候都是先從調(diào)色板中選出一個(gè)RGB顏色，再單獨(dú)設(shè)置透明度，如果RGB乘以透明度就搞不清楚原色是什么了。從前面的 Alpha Blending 公式可以看出，Premultiplied Alpha 之后，混合的時(shí)候可以少一次乘法，這可以提高一些效率，但這并不是最主要的原因。最主要的原因是：

沒有 Premultiplied Alpha 的紋理無法進(jìn)行 Texture Filtering（除非使用最近鄰插值）。

以最常見的 filtering 方式線性插值為例，一個(gè)寬2px高1px的圖片，左邊的像素是紅色，右邊是綠色10%透明度，如果把這個(gè)圖片縮放到1x1的大小，那么縮放后1像素的顏色就是左右兩個(gè)像素線性插值的結(jié)果，也就是把兩個(gè)像素各個(gè)通道加起來除以2。如果使用沒有 Premultiplied Alpha 的顏色進(jìn)行插值，那么結(jié)果就是：

如果綠色 Premultiplied Alpha，也就是 (0, 255 * 0.1, 0, 0.1)，和紅色混合后：

從上面的圖里第三個(gè)顏色是沒有 Premultiplied Alpha 的混合結(jié)果，對(duì)比第四個(gè) Premultiplied Alpha 后顏色的結(jié)果，顯然第四個(gè)顏色更符合直覺，第三個(gè)顏色太綠了，因?yàn)榫G色通道沒有乘以透明度，所以在線性插值的時(shí)候占了過大的權(quán)重。

所以 Premultiplied Alpha 最重要的意義是使得帶透明度圖片紋理可以正常的進(jìn)行線性插值。這樣旋轉(zhuǎn)、縮放或者非整數(shù)的紋理坐標(biāo)才能正常顯示，否則就會(huì)像上面的例子一樣，在透明像素邊緣附近產(chǎn)生奇怪的顏色。

紋理處理

我們使用的PNG圖片紋理，一般是不會(huì) Premultiplied Alpha 的。游戲引擎在載入PNG紋理后回手動(dòng)處理，然后再glTexImage2D傳給GPU，比如 Cocos2D-x 中的 CCImage::premultipliedAlpha：

void Image::premultipliedAlpha() {
    unsigned int* fourBytes = (unsigned int*)_data;
    for (int i = 0; i < _width * _height; i++) {
        unsigned char* p = _data + i * 4;
        fourBytes[i] = CC_RGB_PREMULTIPLY_ALPHA(p[0], p[1], p[2], p[3]);
    }  
    _hasPremultipliedAlpha = true;
}

而GPU專用的紋理格式，比如 PVR、ETC 一般在生成紋理都是默認(rèn) Premultiplied Alpha 的，這些格式一般是GPU硬解碼，引擎用CPU處理會(huì)很慢。

總之 glTexImage2D 傳給 GPU 的紋理數(shù)據(jù)最好都是 Multiplied Alpha 的，要么在生成紋理時(shí)由紋理工具 Pre-multiplied，要么載入紋理后由游戲引擎或UI框架 Post-multiplied。

原文地址：http:///2015/07/wh...