URP 渲染实战 / 第 16 章 透明、混合与模板测试 / 案例 16.1
案例 16.1混合模式大比拼入门
目标：用一个 Shader 切出六种常见混合模式，在同一个背景（上半黑→白渐变、下半色相条）上叠三张红绿蓝圆盘，直观对比。
完整代码：
Assets/Cookbook/Ch16/BlendModes.shader
// 混合模式实验台：源/目标因子和混合运算都做成材质属性，同一个 Shader 切出所有常见模式。 // _Output 决定片元输出的形式：直通（rgb, a）/ 预乘（贴图已预乘）/ 乘法就绪（lerp(1, rgb, a)）。 Shader "Cookbook/Ch16/BlendModes" { Properties { [MainTexture] _BaseMap ("Base Map (alpha = shape)", 2D) = "white" {} [MainColor] _BaseColor ("Color", Color) = (1, 0.3, 0.2, 0.75) [Enum(UnityEngine.Rendering.BlendMode)] _SrcBlend ("Src Blend", Float) = 5 // SrcAlpha [Enum(UnityEngine.Rendering.BlendMode)] _DstBlend ("Dst Blend", Float) = 10 // OneMinusSrcAlpha [Enum(UnityEngine.Rendering.BlendOp)] _BlendOp ("Blend Op", Float) = 0 // Add [KeywordEnum(Straight, Premultiply, MultiplyReady)] _Output ("Fragment Output", Float) = 0 } SubShader { Tags { "RenderType"="Transparent" "RenderPipeline"="UniversalPipeline" "Queue"="Transparent" "IgnoreProjector"="True" } Pass { Name "Blend" Tags { "LightMode"="UniversalForward" } BlendOp [_BlendOp] Blend [_SrcBlend] [_DstBlend] ZWrite Off Cull Off HLSLPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag #pragma shader_feature_local_fragment _OUTPUT_STRAIGHT _OUTPUT_PREMULTIPLY _OUTPUT_MULTIPLYREADY #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl" CBUFFER_START(UnityPerMaterial) float4 _BaseMap_ST; half4 _BaseColor; float _SrcBlend, _DstBlend, _BlendOp; CBUFFER_END TEXTURE2D(_BaseMap); SAMPLER(sampler_BaseMap); struct Attributes { float4 positionOS : POSITION; float2 uv : TEXCOORD0; }; struct Varyings { float4 positionCS : SV_POSITION; float2 uv : TEXCOORD0; }; Varyings vert(Attributes v) { Varyings o; o.positionCS = TransformObjectToHClip(v.positionOS.xyz); o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _BaseMap); return o; } half4 frag(Varyings i) : SV_Target { half4 tex = SAMPLE_TEXTURE2D(_BaseMap, sampler_BaseMap, i.uv); half3 rgb = tex.rgb * _BaseColor.rgb; half a = tex.a * _BaseColor.a; #if defined(_OUTPUT_PREMULTIPLY) // 预乘：贴图的 rgb 已经乘过 alpha（导出时完成），这里只再乘上材质的不透明度。 // 于是 rgb 可以“大于” alpha——alpha = 0 而 rgb > 0 的像素就是纯叠加的辉光 return half4(tex.rgb * _BaseColor.rgb * _BaseColor.a, a); #elif defined(_OUTPUT_MULTIPLYREADY) return half4(lerp(1.0h, rgb, a), a); // 乘法类：透明处输出白色（乘 1 不变） #else return half4(rgb, a); // 直通 #endif } ENDHLSL } } }
// 混合模式实验台：源/目标因子和混合运算都做成材质属性，同一个 Shader 切出所有常见模式。（GLSL 版） // _Output 决定片元输出的形式：直通（rgb, a）/ 预乘（贴图已预乘）/ 乘法就绪（lerp(1, rgb, a)）。 Shader "Cookbook/Ch16/BlendModes" { SubShader { Tags { "RenderType"="Transparent" "RenderPipeline"="UniversalPipeline" "Queue"="Transparent" "IgnoreProjector"="True" } Pass { Name "Blend" Tags { "LightMode"="UniversalForward" } BlendOp [_BlendOp] Blend [_SrcBlend] [_DstBlend] ZWrite Off Cull Off GLSLPROGRAM #pragma shader_feature_local_fragment _OUTPUT_STRAIGHT _OUTPUT_PREMULTIPLY _OUTPUT_MULTIPLYREADY uniform vec4 _BaseMap_ST; uniform vec4 _BaseColor; uniform sampler2D _BaseMap; VARYING vec2 uv; #ifdef VERTEX void main() { gl_Position = TransformObjectToHClip(positionOS.xyz); uv = TransformTex(texcoord0.xy, _BaseMap_ST); } #endif #ifdef FRAGMENT vec4 frag() { vec4 tex = texture(_BaseMap, uv); vec3 rgb = tex.rgb * _BaseColor.rgb; float a = tex.a * _BaseColor.a; #if defined(_OUTPUT_PREMULTIPLY) // 预乘：贴图的 rgb 已经乘过 alpha（导出时完成），这里只再乘上材质的不透明度。 // 于是 rgb 可以“大于” alpha——alpha = 0 而 rgb > 0 的像素就是纯叠加的辉光 return vec4(tex.rgb * _BaseColor.rgb * _BaseColor.a, a); #elif defined(_OUTPUT_MULTIPLYREADY) return vec4(mix(vec3(1.0), rgb, a), a); // 乘法类：透明处输出白色（乘 1 不变） #else return vec4(rgb, a); // 直通 #endif } void main() { fragColor = frag(); } #endif ENDGLSL } } }
渲染状态全部引用材质属性：
Assets/Cookbook/Ch16/BlendModes.shader（节选：state）
片元输出有三种形式，对应不同混合模式对“源颜色”的约定：
Assets/Cookbook/Ch16/BlendModes.shader（节选：frag）
half4 frag(Varyings i) : SV_Target { half4 tex = SAMPLE_TEXTURE2D(_BaseMap, sampler_BaseMap, i.uv); half3 rgb = tex.rgb * _BaseColor.rgb; half a = tex.a * _BaseColor.a; #if defined(_OUTPUT_PREMULTIPLY) // 预乘：贴图的 rgb 已经乘过 alpha（导出时完成），这里只再乘上材质的不透明度。 // 于是 rgb 可以“大于” alpha——alpha = 0 而 rgb > 0 的像素就是纯叠加的辉光 return half4(tex.rgb * _BaseColor.rgb * _BaseColor.a, a); #elif defined(_OUTPUT_MULTIPLYREADY) return half4(lerp(1.0h, rgb, a), a); // 乘法类：透明处输出白色（乘 1 不变） #else return half4(rgb, a); // 直通 #endif }
vec4 frag() { vec4 tex = texture(_BaseMap, uv); vec3 rgb = tex.rgb * _BaseColor.rgb; float a = tex.a * _BaseColor.a; #if defined(_OUTPUT_PREMULTIPLY) // 预乘：贴图的 rgb 已经乘过 alpha（导出时完成），这里只再乘上材质的不透明度。 // 于是 rgb 可以“大于” alpha——alpha = 0 而 rgb > 0 的像素就是纯叠加的辉光 return vec4(tex.rgb * _BaseColor.rgb * _BaseColor.a, a); #elif defined(_OUTPUT_MULTIPLYREADY) return vec4(mix(vec3(1.0), rgb, a), a); // 乘法类：透明处输出白色（乘 1 不变） #else return vec4(rgb, a); // 直通 #endif }
| 模式 | Blend 设置 | 结果 | 典型用途 |
|---|---|---|---|
| Alpha（传统透明） | SrcAlpha OneMinusSrcAlpha | S·a + D·(1−a) | 玻璃、半透明 UI、淡出 |
| 预乘 Alpha | One OneMinusSrcAlpha | S′ + D·(1−a)，S′ = S·a | 同时表达“遮挡”和“发光”、正确的过滤与合成 |
| Additive（叠加） | SrcAlpha One 或 One One | S·a + D | 火焰、光束、能量特效 |
| Soft Additive（滤色） | OneMinusDstColor One | S + D − S·D = 1 − (1−S)(1−D) | 柔和的光晕，不容易过曝 |
| Multiply（正片叠底） | DstColor Zero | S·D | 阴影贴片、染色、污渍 |
| 2× Multiply | DstColor SrcColor | 2·S·D | 既能变亮也能变暗（S > 0.5 变亮）的细节叠加 |
| Max（变亮） | BlendOp Max | max(S, D) | 多层光斑取最亮，不累加 |
预乘 Alpha 为什么重要
预乘（Premultiplied Alpha）把“颜色乘以覆盖率”这一步提前到贴图导出时完成，Shader 输出的 rgb 已经是 S·a。这带来三个好处：
- 遮挡和发光可以共存：rgb 与 alpha 是独立的。alpha 决定“挡住多少背景”，rgb 决定“加上多少光”。alpha = 0、rgb > 0 的像素就是纯发光——图 16-2 中图的辉光就是这样做出来的，一个材质同时完成了 Alpha 混合和 Additive 两种工作，特效可以少一个 Draw Call。
- 过滤正确：直通 Alpha 的贴图在透明区域的 rgb 往往是无意义的值（常见是黑色），双线性过滤、mip 生成时会把这些黑色混进边缘，出现一圈暗边。预乘后透明区域的 rgb 一定是 0，过滤结果天然正确。
- 合成满足结合律：多层预乘图像可以先两两合成再整体合成，结果不变——这对把 UI 或特效先渲染到 RT 再合成的流程非常重要。
常见坑① URP 默认使用 HDR 颜色缓冲，Additive 可以让颜色超过 1，配合 Bloom 很漂亮；但 Soft Additive 的因子
OneMinusDstColor 在目标值大于 1 时变成负数，会把颜色“减”掉，HDR 下请慎用。② Multiply 类模式要求透明区域输出白色（乘 1 不变），所以片元输出要用 lerp(1, rgb, a)，直接输出 rgb 会把透明区域染黑。③ 在线性颜色空间工程里，混合发生在线性值上（sRGB 目标会在读写时自动转换），半透明边缘的观感和 Photoshop 默认的 Gamma 空间混合不同，美术对比参考图时需要知道这一点。④ Min/Max 运算会忽略混合因子，直接逐分量取最小/最大值。对照：URP Lit 的 Blending Mode 是怎么设置的
URP Lit 材质的 Surface Type 选 Transparent 后，Blending Mode 有四个选项。它们最终都落到材质的 _SrcBlend/_DstBlend/_SrcBlendAlpha/_DstBlendAlpha 四个属性上，由编辑器脚本 BaseShaderGUI.cs 设置（摘要如下，以 URP 14 源码为准）：
| Blending Mode | RGB 因子 | Alpha 因子 | Shader 里的配合 |
|---|---|---|---|
| Alpha | SrcAlpha, OneMinusSrcAlpha | One, OneMinusSrcAlpha | — |
| Premultiply | One, OneMinusSrcAlpha | One, OneMinusSrcAlpha | 关键字 _ALPHAPREMULTIPLY_ON |
| Additive | SrcAlpha, One | One, One | — |
| Multiply | DstColor, Zero | Zero, One（保留目标 Alpha） | 关键字 _ALPHAMODULATE_ON，Shader 输出 lerp(1, rgb, a) |
注意 Alpha 模式下 Alpha 通道用的是 One, OneMinusSrcAlpha 而不是和 RGB 一样的因子——正是上面说的“覆盖率累积”。另外还有一个 Preserve Specular Lighting 选项（Alpha 与 Additive 模式可用）：勾选后 RGB 的源因子被改成 One，由 Shader 自己只把漫反射部分乘上 alpha，高光部分不乘。物理上这很合理——一块几乎全透明的玻璃，表面反射的高光并不会因为玻璃透明而变弱。用前面的说法，这就是“预乘 Alpha，但只预乘漫反射”。如果你自己写的透明 Shader 里玻璃的高光总是灰蒙蒙的，原因多半就在这里。