Unity Shader - Bloom(光晕、泛光)
前言Bloom（光晕）是一种计算机图形效果，用于视频游戏，演示和高动态范围衬着（HDRR）中，以再现真实相机的成像伪像。该效果会发生从图像中敞亮区域的边界延伸的条纹（或羽毛），从而造成超亮的光使摄像机或眼睛捕捉场景的幻觉。
效果对比如下:
左边是原图, 右边Bloom措置后的
道理:
Bloom的实现道理非常简单，大致分为三步:
1. 对需要措置的图像颠末亮度提取, 而且通过一个阙值来控制亮度 2. 对颠末亮度提取后的图像进行模糊措置(这里是采用高斯模糊) 3. 最后再叠加原图和模糊措置后的图像,输出即可
实现
下面我们来逐步的通过代码实现一下。
既然是后期特效， 那么基本框架和之前的后期措置一样， 首先在Camera上挂载一个C#脚本来捕捉摄像机衬着后的图像。
一 C#实现
新建一个Bloom.cs
PostEffectsBase 基类可以在这里获取(来自《Unity Shader入门精要》)
using System.Collections;
using UnityEngine;
// ---------------------------【Bloom 全屏泛光后期】---------------------------
//编纂状态下也运行
public class Bloom : PostEffectsBase
{
public Shader bloomShader;
private Material mMaterial;
//bloom措置的shader
public Material material
{
get
{
mMaterial = CheckShaderAndCreateMaterial(bloomShader, mMaterial);
return mMaterial;
}
}
//迭代次数
public int iterations = 3;
//模糊扩散范围
public float blurSpread = 0.6f;
// 降频
private int downSample = 1;
// 亮度阙值
public float luminanceThreshold = 0.6f;
// bloom 强度
public float bloomFactor = 1;
// bloom 颜色值
public Color bloomColor = new Color(1, 1, 1, 1);
void Awake()
{
bloomShader = Shader.Find(”lcl/screenEffect/Bloom”);
}
//-------------------------------------【OnRenderImage函数】------------------------------------
// 说明：此函数在当完成所有衬着图片后被调用，用来衬着图片后期效果
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
private void OnRenderImage(RenderTexture source, RenderTexture destination)
{
if (material)
{
int rtW = source.width >> downSample;
int rtH = source.height >> downSample;
RenderTexture texture1 = RenderTexture.GetTemporary(rtW, rtH, 0);
RenderTexture texture2 = RenderTexture.GetTemporary(rtW, rtH, 0);
// 亮度提取 - 通道0
material.SetFloat(”_LuminanceThreshold”, luminanceThreshold);
Graphics.Blit(source, texture1, material, 0);
// 高斯模糊 - 通道1
for (int i = 0; i < iterations; i++)
{
//垂直高斯模糊
material.SetVector(”_offsets”, new Vector4(0, 1.0f + i * blurSpread, 0, 0));
Graphics.Blit(texture1, texture2, material, 1);
//程度高斯模糊
material.SetVector(”_offsets”, new Vector4(1.0f + i * blurSpread, 0, 0, 0));
Graphics.Blit(texture2, texture1, material, 1);
}
//用模糊图和原始图计算出轮廓图- 通道2
material.SetColor(”_BloomColor”, bloomColor);
material.SetFloat(”_BloomFactor”, bloomFactor);
material.SetTexture(”_BlurTex”, texture1);
Graphics.Blit(source, destination, material, 2);
}
}
}二 Shader实现
下面我们重点来看看Shader是如何实现的：
1.首先我们对图像的亮度的提取
亮度的提取非常简单, 通过一个公式即可提取: 0.2125 * r + 0.7154 * g + 0.0721 * b , 这里的道理就不细说了, 感兴趣的可以去Google一下。 亮度提取成功之后我们可以通过一个阙值来控制，而且把值限制在0-1范围内
关键shader代码如下：
// 亮度提取
fixed luminance(fixed4 color) {
return0.2125 * color.r + 0.7154 * color.g + 0.0721 * color.b;
}
// 片元着色器
fixed4 fragExtractBright(v2fExtBright i) : SV_Target {
fixed4 color = tex2D(_MainTex, i.uv);
// clamp 约束到 0 - 1 区间
fixed val = clamp(luminance(color) - _LuminanceThreshold, 0.0, 1.0);
return color * val;
}呈现效果如下:
2.模糊措置
然后我们再对以上得到的图像颠末高斯模糊措置一下, 这里也可以采用简单的均值模糊措置。
这里的模糊措置教程也不细说了，篇幅太长，可以参考我之前的一篇文章：Unity Shader - 均值模糊和高斯模糊
关键代码:
// ---------------------------【高斯模糊 - start】---------------------------
struct v2fBlur
{
float4 pos : SV_POSITION; //顶点位置
float2 uv: TEXCOORD0; //纹理坐标
float4 uv01 : TEXCOORD1; //一个vector4存储两个纹理坐标
float4 uv23 : TEXCOORD2; //一个vector4存储两个纹理坐标
};
//高斯模糊顶点着色器
v2fBlur vertBlur(appdata_img v)
{
v2fBlur o;
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
//uv坐标
o.uv = v.texcoord.xy;
//计算一个偏移值，offset可能是（1，0，0，0）也可能是（0，1，0，0）这样就暗示了横向或者竖向取像素周围的点
_offsets *= _MainTex_TexelSize.xyxy;
//由于uv可以存储4个值，所以一个uv保留两个vector坐标，_offsets.xyxy * float4(1,1,-1,-1)可能暗示(0,1,0-1)，暗示像素上下两个
//坐标，也可能是(1,0,-1,0)，暗示像素摆布两个像素点的坐标，下面*2.0，*3.0同理
o.uv01 = v.texcoord.xyxy + _offsets.xyxy * float4(1, 1, -1, -1);
o.uv23 = v.texcoord.xyxy + _offsets.xyxy * float4(1, 1, -1, -1) * 2.0;
return o;
}
//高斯模糊片段着色器
fixed4 fragBlur(v2fBlur i) : SV_Target
{
fixed4 color = fixed4(0,0,0,0);
color += 0.4026 * tex2D(_MainTex, i.uv);
color += 0.2442 * tex2D(_MainTex, i.uv01.xy);
color += 0.2442 * tex2D(_MainTex, i.uv01.zw);
color += 0.0545 * tex2D(_MainTex, i.uv23.xy);
color += 0.0545 * tex2D(_MainTex, i.uv23.zw);
return color;
}
// ---------------------------【高斯模糊 - end】---------------------------措置后的效果如下：
3.最后叠加原图和模糊措置后的图像
关键代码如下
// 片元着色器
fixed4 fragBloom(v2fBloom i) : SV_Target {
//对原图进行uv采样
fixed4 mainColor = tex2D(_MainTex, i.uv);
//对模糊措置后的图进行uv采样
fixed4 blurColor = tex2D(_BlurTex, i.uv);
//输出 = 原始图像 + 模糊图像 * bloom颜色 * bloom权值
fixed4 resColor = mainColor + blurColor * _BloomColor * _BloomFactor
return resColor;
}原图和Bloom的对比效果如下(左原图,右bloom)：
最终的完整Shader代码:
// ---------------------------【泛光 Bloom】---------------------------
Shader ”lcl/screenEffect/Bloom”
{
// ---------------------------【属性】---------------------------
Properties
{
_MainTex (”Texture”, 2D) = ”white” {}
}
// ---------------------------【子着色器】---------------------------
SubShader
{
//后措置效果一般都是这几个状态
ZTest Always
Cull Off
ZWrite Off
Fog{ Mode Off }
CGINCLUDE
#include ”UnityCG.cginc”
sampler2D _MainTex;
half4 _MainTex_TexelSize;
sampler2D _BlurTex;
float4 _offsets;
float _LuminanceThreshold;
fixed4 _BloomColor;
float _BloomFactor;
// ---------------------------【亮度提取 - start】---------------------------
struct v2fExtBright {
float4 pos : SV_POSITION;
half2 uv : TEXCOORD0;
};
// 顶点着色器
v2fExtBright vertExtractBright(appdata_img v) {
v2fExtBright o;
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = v.texcoord;
return o;
}
// 亮度提取
fixed luminance(fixed4 color) {
return0.2125 * color.r + 0.7154 * color.g + 0.0721 * color.b;
}
// 片元着色器
fixed4 fragExtractBright(v2fExtBright i) : SV_Target {
fixed4 color = tex2D(_MainTex, i.uv);
// clamp 约束到 0 - 1 区间
fixed val = clamp(luminance(color) - _LuminanceThreshold, 0.0, 1.0);
return color * val;
}
// ---------------------------【亮度提取 - end】---------------------------
// ---------------------------【高斯模糊 - start】---------------------------
struct v2fBlur
{
float4 pos : SV_POSITION; //顶点位置
float2 uv: TEXCOORD0; //纹理坐标
float4 uv01 : TEXCOORD1; //一个vector4存储两个纹理坐标
float4 uv23 : TEXCOORD2; //一个vector4存储两个纹理坐标
};
//高斯模糊顶点着色器
v2fBlur vertBlur(appdata_img v)
{
v2fBlur o;
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
//uv坐标
o.uv = v.texcoord.xy;
//计算一个偏移值，offset可能是（1，0，0，0）也可能是（0，1，0，0）这样就暗示了横向或者竖向取像素周围的点
_offsets *= _MainTex_TexelSize.xyxy;
//由于uv可以存储4个值，所以一个uv保留两个vector坐标，_offsets.xyxy * float4(1,1,-1,-1)可能暗示(0,1,0-1)，暗示像素上下两个
//坐标，也可能是(1,0,-1,0)，暗示像素摆布两个像素点的坐标，下面*2.0，*3.0同理
o.uv01 = v.texcoord.xyxy + _offsets.xyxy * float4(1, 1, -1, -1);
o.uv23 = v.texcoord.xyxy + _offsets.xyxy * float4(1, 1, -1, -1) * 2.0;
return o;
}
//高斯模糊片段着色器
fixed4 fragBlur(v2fBlur i) : SV_Target
{
fixed4 color = fixed4(0,0,0,0);
color += 0.4026 * tex2D(_MainTex, i.uv);
color += 0.2442 * tex2D(_MainTex, i.uv01.xy);
color += 0.2442 * tex2D(_MainTex, i.uv01.zw);
color += 0.0545 * tex2D(_MainTex, i.uv23.xy);
color += 0.0545 * tex2D(_MainTex, i.uv23.zw);
return color;
}
// ---------------------------【高斯模糊 - end】---------------------------
// ---------------------------【Bloom(高斯模糊和原图叠加) - start】---------------------------
struct v2fBloom {
float4 pos : SV_POSITION;
half2 uv : TEXCOORD0;
};
// 顶点着色器
v2fBloom vertBloom(appdata_img v) {
v2fBloom o;
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = v.texcoord;
return o;
}
// 片元着色器
fixed4 fragBloom(v2fBloom i) : SV_Target {
//对原图进行uv采样
fixed4 mainColor = tex2D(_MainTex, i.uv);
//对模糊措置后的图进行uv采样
fixed4 blurColor = tex2D(_BlurTex, i.uv);
//输出 = 原始图像 + 模糊图像 * bloom颜色 * bloom权值
fixed4 resColor = mainColor + blurColor * _BloomColor * _BloomFactor;
return resColor;
}
// ---------------------------【Bloom - end】---------------------------
ENDCG
// 亮度提取
Pass {
CGPROGRAM
#pragma vertex vertExtractBright
#pragma fragment fragExtractBright
ENDCG
}
//高斯模糊
Pass {
CGPROGRAM
#pragma vertex vertBlur
#pragma fragment fragBlur
ENDCG
}
// Bloom
Pass {
CGPROGRAM
#pragma vertex vertBloom
#pragma fragment fragBloom
ENDCG
}
}
}最后
有兴趣的小伙伴可以来我的GitHub逛逛, 欢迎Star，谢谢！ 里面有我平时学习unity shader过程中实现的一些特效demo。
页:
[1]