【Unity补完计划】Unity线性空间(Linear)下Alpha的混合问题

前言

之前UI那里碰到一个问题，就是他们发现UGUI里拼好的界面和PS里的效果图不一致，主要是半透明混合的区域会显得透明度偏低。不过幸好UI以前也碰到过类似的问题，告知我是色彩空间的问题（项目使用的是Linear线性空间），所以这两天花了些时间往这个方向研究了下。

先说一下情况：Unity在线性空间下，如果贴图勾选sRGB，那么Unity可以把贴图的RGB通道正确的还原到Gamma空间，但是对于带Alpha半透明的贴图，似乎不会进行处理，在混合颜色时就会出现错误。

问题验证

首先我用代码生成了两张256宽度的贴图：

第一张称它为AlphaRamp。颜色全部为纯黑色(0,0,0)，其Alpha从左到右为255~0。
第二张称它为GreyscaleRamp。颜色从左到右为(0,0,0)到(255,255,255)，没有Alpha（或者说Alpha 都为1）。

理论上，这两张图在白底背景上以常规形式混合，其显示效果应该是相同的。
然后搭建一个UICanvas，背景铺上纯白底，在其之上叠加上面的贴图，切换项目颜色空间（Linear和Gamma），调整贴图的sRGB选项查看效果。（sRGB选项在Gamma空间中是无效的）

	AlphaRamp	GreyscaleRamp
项目使用Gamma空间	效果正确	效果正确
Linear空间+勾选sRGB	效果错误	效果正确
Linear空间+不勾选sRGB	效果错误	效果错误

效果正确表示屏幕上输出的颜色正确还原到了Gamma空间中的效果（也是Photoshop中的效果），如下图：

效果错误则表示输出的色阶为线性，视觉上亮色区域过多，如下图：

此外，这个混合问题不仅存在于UGUI里，任何涉及Alpha混合的地方都会有。我测试了两个面片使用透明材质，使用最常规的混合模式（Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha）进行混合测试，结果也和上面的表格相同。

所以可以肯定的就是：Unity线性空间下的sRGB选项不会对Alpha进行处理！

原因&解决

一开始为了解决这个问题，试过手动对素材的Alpha进行预处理的做法（既然Unity不处理那我们自己处理！），发现怎么算都得不到正确的结果——实际上怎么处理都不可能对的，因为后来发现问题出在混合公式上。

Gamma空间下的Alpha混合公式：
$color=(A.rgb*A.a)+(B.rgb*(1-A.a))$
Linear空间下的Alpha混合公式：
$color=((A.rgb^{2.2}*A.a)+(B.rgb^{2.2}*(1-A.a)))^{1/2.2}$

Linear工作流下，Unity会对素材进行Gamma校正后（如果素材勾选sRGB选项，则会对素材进行预处理），再进行混合计算，最后对结果进行Gamma还原。
有办法在混合公式上修改吗？Shader里能对混合算法进行的操作十分有限，只凭借Blend和BlendOp两个混合命令似乎无法达到修正的效果。

最后项目里采取的做法是——项目里所有UI素材取消勾选sRGB选项，以线性的颜色进行输入，此时Alpha混合公式就变成了：

$color=((A.rgb*A.a)+(B.rgb*(1-A.a)))^{1/2.2}$

然后只要在最后输出的颜色上进行一次pow(2.2)的处理（在UI相机上添加后处理实现），颜色就和Gamma空间下的完全一样了。