为何用glReadPixels读取GL_COLOR_ATTACHMENT0与GL_BACK的数据不同？

我编写了如下初始化代码：

void init()
{...
    glGenRenderbuffers(1, &colorPattern);
    glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, colorPattern);
    glRenderbufferStorage(GL_RENDERBUFFER,GL_RGBA,outputSize[0],outputSize[1]);
    glGenRenderbuffers(1, &depthPattern);
    glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, depthPattern);
    glRenderbufferStorage(GL_RENDERBUFFER, GL_DEPTH_COMPONENT32F, outputSize[0], outputSize[1]);
    glGenFramebuffers(1, &patternFrame);
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, patternFrame);
    glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER,GL_COLOR_ATTACHMENT0,GL_RENDERBUFFER, colorPattern);
    glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_ATTACHMENT, GL_RENDERBUFFER, depthPattern);
    glDrawBuffer(GL_COLOR_ATTACHMENT0);
}

随后，我在主帧缓冲（glBindFramebuffer(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, 0);）和自定义帧缓冲（glBindFramebuffer(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, patternFrame);）中均启用GL_BLEND进行绘制。最后通过glReadPixels()读取数据：

void display(){
     ...
     glBindFramebuffer(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, patternFrame);
     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
     glDrawArrays(GL_POINTS, 0, Num);
     glBindFramebuffer(GL_READ_FRAMEBUFFER, patternFrame);
     glReadBuffer(GL_COLOR_ATTACHMENT0);
     float test[4];
     glReadPixels(20, 200, 1, 1, GL_RGBA, GL_FLOAT, test);
     glBindFramebuffer(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, 0);
     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
     glDrawArrays(GL_POINTS, 0, Num);
     glBindFramebuffer(GL_READ_FRAMEBUFFER, 0);
     glReadBuffer(GL_BACK);
     glReadPixels(20, 200, 1, 1, GL_RGBA, GL_FLOAT, test);
}

我发现patternFrame（GL_COLOR_ATTACHMENT0）与主帧缓冲（GL_BACK）对应位置的RGBA通道数据存在差异：patternFrame的alpha通道为0到1之间的小数，而主帧缓冲的alpha通道恒为1。请问这是什么原因？

原因分析 #

• 主帧缓冲的Alpha通道默认处理
  窗口系统提供的主帧缓冲，其底层颜色格式通常不包含Alpha通道（比如实际是GL_RGB格式），或者窗口管理器会自动忽略写入的Alpha值，甚至强制将Alpha通道固定为1。因为绝大多数桌面场景不需要窗口内容的Alpha来做合成，所以硬件或驱动会直接覆盖Alpha值。

• 自定义帧缓冲的存储格式支持Alpha
  你创建的自定义颜色渲染缓冲明确指定了GL_RGBA格式，这个格式完整保留RGBA四个通道的数据，绘制时的Alpha计算结果会被正确写入，读取自然能得到0-1之间的原始值。

• 混合设置不影响主帧缓冲的Alpha强制行为
  虽然两个帧缓冲都启用了GL_BLEND，但混合逻辑的结果是否保留Alpha，只影响自定义帧缓冲。主帧缓冲的Alpha被设为1是窗口系统的处理规则，和混合参数无关。

• 验证方法
  可以调用glGetFramebufferAttachmentParameteriv查询主帧缓冲的格式细节：

GLint format;
glGetFramebufferAttachmentParameteriv(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, GL_BACK_LEFT, GL_FRAMEBUFFER_ATTACHMENT_FORMAT, &format);

会发现主帧缓冲的格式大概率是不带Alpha的类型，或者Alpha通道被硬件忽略。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Chris