在數字影像編輯或者計算機圖形學領域，混合模式（Blending Mode）用于確定兩個圖層如何相互疊加在一起，大多數影像處理軟體常用的、也是最簡單的混合模式是直接用位于上方的圖層覆寫住位于下方的圖層，或者設定上方圖層的透明度，使得兩個圖層同時顯示出模糊的疊加效果，然而，數字影像的特點是每個像素在計算機看來都是一個數字取值，對顏色值進行一定的數學運算，將得到不同的疊加效果，而這些數學運算在影像處理軟體中叫做混合模式，

QGIS從2.0版本開始引入混合模式，有了混合模式，圖層疊加可以用更加復雜的渲染方式，產生豐富多彩的效果，

01 混合模式簡介

圖層混合由三個基本元素組成：下方圖層像素顏色，上方圖層像素顏色以及混合演算法，得到混合后的結果顏色，如何利用兩個圖層像素的顏色得到結果顏色，取決于所選擇的疊加演算法，

在疊加演算法中，大多數影像處理軟體（如Photoshop）先對顏色進行歸一化后才參與疊加運算，即將[0,255]區間的顏色取值映射到[0,1]區間，0映射為0，表示黑色，255映射為1，表示白色，

下文所給出的公式中，如果沒有特別說明，顏色取值均經過歸一化處理，

02 QGIS的混合模式

QGIS的圖層混合模式可以在圖層屬性->【符號化】標簽頁或者【圖層樣式】面板下方的【圖層渲染】->【混合模式】中設定，

QGIS從2.0版本提供混合模式支持，目前3.10版本共有13種模式：

正常（Normal），變亮（Lighten），螢屏（ Screen）， 掩遮（減淡，Dodge），添加（ Addition），變暗（ Darken），乘（正片疊底， Multiply），燒焦（加深， Burn），疊加（ Overlay），柔光（ Soft light），強光（ Hard light），差值（Difference）和減去（Subtract），

下面以1998年與2016年PM2.5柵格圖為例演示混合模式的效果，

1998年的PM2.5用單波段灰度圖渲染，如下圖：

2016年的PM2.5影像用單波段偽彩色進行渲染，如下圖：

• 正常（Normal）：

默認的混合模式，對于兩個圖層混合來說，使用上圖層的顏色覆寫下圖層，如果上圖層設定了透明度，則以透明度百分比顯示下圖層，這種模式下，顏色并沒有改變，只是使用了上圖層的alpha通道（透明度）來與下圖層混合，

• 變亮（Lighten）：

變亮混合模式取上圖層和下圖層像素顏色最大值作為結果顏色，因此該混合模式結果為顏色較亮圖層的顏色，

f(a,b)=max(a,b)

--a表示下圖層顏色值

--b表示上圖層顏色值

如果兩圖層的顏色相同，則顏色不改變，例如，對1998年PM2.5圖層應用變亮混合模式后的效果如圖：

• 螢屏（ Screen）：

又叫“濾色”，是最常用的混合模式之一，兩個圖層使用螢屏模式混合的結果是：消除兩個圖層為黑色的像元，留下白色，即如果一個像元為黑色，混合的結果是另一個像元的顏色，如果一個像元為白色，混合結果為白色，公式如下：

f(a,b)=1-(1-a)(1-b)

--a表示下圖層顏色值

--b表示上圖層顏色值

螢屏模式經常用于將一個圖層的紋理與另一個圖層疊加，例如山體陰影紋理，

對1998年PM2.5圖層設定螢屏混合模式后的效果如下圖：

• 掩遮（減淡，Dodge）：

掩遮模式根據上圖層的顏色值提高下圖層顏色的亮度和飽和度，因此上圖層顏色越亮，調整后下圖層顏色的亮度和飽和度越高，公式如下：

f(a,b) = b / (1 - a)

--a表示下圖層顏色值

--b表示上圖層顏色值

對1998年PM2.5圖層設定掩遮混合模式后的效果如下圖：

• 添加（ Addition）：

又叫“線性減淡”，將疊加的兩個圖層顏色值簡單相加，公式如下：

f(a,b) = a+ b

--a表示下圖層顏色值

--b表示上圖層顏色值

該模式特別適合于高亮顯示要素，

對1998年PM2.5圖層設定添加混合模式后的效果如下圖：

• 變暗（ Darken）：

變暗與變亮（Lighten）相反，取上圖層和下圖層像素顏色最小值作為結果顏色，其公式如下：

f(a,b)=min(a,b)

--a表示下圖層顏色值

--b表示上圖層顏色值

對1998年PM2.5圖層設定變暗混合模式后的效果如下圖：

• 乘（正片疊底， Multiply）：

將兩個疊加圖層的顏色值相乘，即可得到結果顏色，其公式如下：

--a表示下圖層顏色值

--b表示上圖層顏色值

乘是最常用的混合模式之一，從公式可以看出，因為0乘以任何數都為0，兩個圖層當前像元只要有黑色，則結果顏色為黑色，

對1998年PM2.5圖層設定乘混合模式后的效果如下圖：

• 燒焦（加深， Burn）：

燒焦又叫加深，使用燒焦效果時，上圖層顏色較深導致下圖層變暗，常用于對下圖層進行著色或者顏色微調，

對1998年PM2.5圖層設定燒焦混合模式后的效果如下圖：

• 疊加（ Overlay）：

疊加模式是乘和螢屏模式的結合，該模式以下方圖層為顏色控制層，對于結果圖層來說，下方圖層亮的地方（顏色值大于等于0.5），結果圖層變亮，下方圖層暗的地方（顏色值小于0.5），結果圖層變暗，

其計算公式如下：

--a表示下圖層顏色值

--b表示上圖層顏色值

對1998年PM2.5圖層設定疊加模式后的效果如下圖：

• 柔光（ Soft light）：

與疊加模式類似，使用燒焦/掩遮兩個演算法來分別處理0.5以下和0.5以上的顏色值，使得最終的畫面比疊加更加柔和，

對1998年PM2.5圖層設定柔光模式后的效果如下圖：

• 強光（ Hard light）：

強光實作的原理與疊加（overlay）類似，只是將控制圖層放在上層，即對于結果圖層來說，上方圖層亮的地方，結果圖層變亮，上方圖層暗的地方，結果圖層變暗，

對1998年PM2.5圖層設定強光模式后的效果如下圖：

• 差值（Difference）：

差值顧名思義就是兩個圖層顏色值相減得到結果顏色值，可以是上方圖層減去下方圖層，也可以是下方圖層減去上方圖層，只要保證得數為正即可，

對黑色圖層使用差值將得到另一個圖層原有色彩，對白色圖層使用差值模式將使另一個圖層顏色反轉，

對1998年PM2.5圖層設定差值模式后的效果如下圖：

• 減去（Subtract）：

減去模式用一個圖層的顏色值減去另一個圖層的顏色值，如果得數為負數，則顯示黑色，與差值（Difference）不同，減去模式不會為了保持結果為正數而改變減數和被減數的順序，

對1998年PM2.5圖層設定減去模式后的效果如下圖：

03 小結

細心的朋友可能會發現，除了正常模式之外，混合模式的下拉選單被分隔符分成了4個組：

第一組：包括變亮（Lighten），螢屏（ Screen）， 掩遮（減淡，Dodge），添加（ Addition）四種模式，使用這些模式會使最終地圖顏色變亮（Lighten），

第二組：變暗（ Darken），乘（正片疊底， Multiply），燒焦（加深， Burn）三種模式，使用這些混合模式會使最終地圖顏色變暗（Darken），

第三組：疊加（ Overlay），柔光（ Soft light），強光（ Hard light）三種模式，使用這些混合模式會改變地圖顏色的對比度，

第四組：差值（Difference）和減去（Subtract），使用這些混合模式會使地圖顏色產生一定程度反轉，

在地圖生產程序中，大家可以根據想要達到的效果試驗不同的混合模式以選擇最佳方案，

混合模式除了用于圖層疊加，也可以為矢量要素繪制、列印布局元素疊加和繪制效果（Draw Effect）提供更加多樣的疊加效果，

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