DirectX 11 DrawInstanced实例渲染顺序与Alpha混合问题咨询

我尝试用DirectX 11的实例化技术渲染带Alpha通道的2D精灵（每个精灵包含4个顶点），发现使用DrawInstanced时，图元顺序会影响Alpha混合的渲染结果。

相关代码实现 #

输入布局定义 #

D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC ied[] =
{
    // vertex buffer
    {"POSITION", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, D3D11_APPEND_ALIGNED_ELEMENT, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0},
    {"TEXCOORD", 0, DXGI_FORMAT_R32G32_FLOAT, 0, D3D11_APPEND_ALIGNED_ELEMENT, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0},

    // instance buffer
    { "INSTANCEPOS", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 1, D3D11_APPEND_ALIGNED_ELEMENT, D3D11_INPUT_PER_INSTANCE_DATA, 1},        
    { "TEXTUREID", 0, DXGI_FORMAT_R32_FLOAT, 1, D3D11_APPEND_ALIGNED_ELEMENT, D3D11_INPUT_PER_INSTANCE_DATA, 1}
};

顶点着色器代码 #

cbuffer CB_Matrix : register(b0) {
    matrix g_matrix;
};

cbuffer CB_Position : register(b1){
    float2 cb_position;
};

struct VOut {
    float4 position  : SV_POSITION;
    float2 uv        : TEXCOORD0;
    float  textureID : TEXTUREID;
};

VOut VShader(float4 position : POSITION, float2 uv : TEXCOORD0, float3 instancePos : INSTANCEPOS, float textureID : TEXTUREID) {
    VOut output;

    float4x4 translate = { 1, 0, 0, cb_position.x,
                           0, 1, 0, cb_position.y,
                           0, 0, 1, 0,
                           0, 0, 0, 1 };

    position += float4(instancePos, 0.0f);

    output.position = mul(translate, position);
    output.position = mul(g_matrix, output.position);
    output.uv = uv;
    output.textureID = textureID;

    return output;
}

测试过程与现象 #

初始测试（Z轴统一为0） #

初始化代码将所有实例的Z轴设为0：

for (uint32_t i = 0; i < NUM_INSTANCES; i++) {  
    instances[i].Position.x = spriteData[i].Position.x;
    instances[i].Position.y = spriteData[i].Position.y;
    instances[i].Position.z = 0.0f;    
    instances[i].TextureID  = spriteData[i].TextureID;
}

此时使用DrawInstanced渲染，重叠的精灵Alpha值显示异常。

调整后测试（从后到前设置Z轴） #

修改初始化代码，将实例按从后到前排序，Z轴从1.0开始逐次递减0.0001：

float z = 1.0f;
for (uint32_t i = 0; i < NUM_INSTANCES; i++) {
    z -= 0.0001f;
    instances[i].Position.x = spriteData[i].Position.x;
    instances[i].Position.y = spriteData[i].Position.y;
    instances[i].Position.z = z;    
    instances[i].TextureID  = spriteData[i].TextureID;
}

修改后，重叠精灵的Alpha值显示正常。

疑问 #

• 这种从后到前排序的方案，能否保证在所有硬件上都解决Alpha混合问题？我未在DirectX文档中找到关于实例顺序的相关说明。
• 如果实例顺序确实重要，是否意味着DrawInstanced是按顺序逐个渲染实例，类似GPU为每个实例触发一次Draw调用？

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Marc Klein