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这篇文章主要为大家展示了“Unity Shader后处理中如何实现简单均值模糊”,内容简而易懂,条理清晰,希望能够帮助大家解决疑惑,下面让小编带领大家一起研究并学习一下“Unity Shader后处理中如何实现简单均值模糊”这篇文章吧。
后处理中比较常用的一种效果,屏幕模糊效果。模糊效果,在图像处理中经常用到,Photoshop中也有类似的滤镜。我们在游戏中也会经常用到。因为屏幕模糊效果是一些高级后处理效果的基础,比如景深等效果都需要用屏幕模糊效果来实现,所以我们首先看一下屏幕模糊效果,然后通过屏幕模糊,进一步学习景深效果与运动模糊效果的实现。
所谓模糊,也就是不清楚,清晰的图片,各个像素之间会有明显的过渡,而如果各个像素之间的差距不是很大,那么图像就会模糊了,极端一点的情况,当一张图片所有的像素之间颜色都差不多时,那么这张图片也就是一个纯色的图片了。模糊操作就是让像素间的颜色差距变小,比如A点是红色,A点周围的点是绿色,模糊就像用一把刷子,将A点和周围的点的颜色混合起来,变成最终的颜色。而怎样混合,按照不同的权值进行混合,就可以达到不同的效果了。比如均值模糊,以及著名的高斯模糊。
影响模糊程度的重要因素是模糊半径,模糊半径越大,模糊程度越大,模糊半径越小,模糊程度越小。那么,模糊半径是什么?所谓模糊半径,也就是我们采样的一个范围,比如我们模糊的半径很小,只是把像素和它周围的一圈定点混合,那么模糊的程度就很小,而如果我们加大模糊半径,极端情况是每个顶点都取了周围所有点,也就是整张图的像素平均值,那么这张图的颜色就会偏向一种颜色。
最简单的,我们看一下简单的模糊,直接用周围像素求和平均,我们混合的最终图像,在某一点的权重仅仅跟模糊半径有关。换句话说,比如模糊半径为1,那么,我们取一个像素点,以及他周围的一圈像素点,一共九个点,直接取平均,那么每个点的权重设置为1/9。这也就是所谓的均值模糊。我们看一下均值模糊的例子。
shader部分:
Shader "Custom/SimpleBlurEffect" { Properties { _MainTex("Base (RGB)", 2D) = "white" {} } //通过CGINCLUDE我们可以预定义一些下面在Pass中用到的struct以及函数, //这样在pass中只需要设置渲染状态以及调用函数,shader更加简洁明了 CGINCLUDE //cg文件,包含了unity内置的一些cg函数 #include "UnityCG.cginc" //blur结构体,从blur的vert函数传递到frag函数的参数 struct v2f_blur { float4 pos : SV_POSITION; //顶点位置 float2 uv : TEXCOORD0; //纹理坐标 float2 uv1 : TEXCOORD1; //周围纹理1 float2 uv2 : TEXCOORD2; //周围纹理2 float2 uv3 : TEXCOORD3; //周围纹理3 float2 uv4 : TEXCOORD4; //周围纹理4 }; //用到的变量 sampler2D _MainTex; //XX_TexelSize,XX纹理的像素相关大小width,height对应纹理的分辨率,x = 1/width, y = 1/height, z = width, w = height float4 _MainTex_TexelSize; //模糊半径 float _BlurRadius; //vertex shader v2f_blur vert_blur(appdata_img v) { v2f_blur o; o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex); o.uv = v.texcoord.xy; //计算uv上下左右四个点对于blur半径下的uv坐标 o.uv1 = v.texcoord.xy + _BlurRadius * _MainTex_TexelSize * float2( 1, 1); o.uv2 = v.texcoord.xy + _BlurRadius * _MainTex_TexelSize * float2(-1, 1); o.uv3 = v.texcoord.xy + _BlurRadius * _MainTex_TexelSize * float2(-1, -1); o.uv4 = v.texcoord.xy + _BlurRadius * _MainTex_TexelSize * float2( 1, -1); return o; } //fragment shader fixed4 frag_blur(v2f_blur i) : SV_Target { fixed4 color = fixed4(0,0,0,0); color += tex2D(_MainTex, i.uv ); color += tex2D(_MainTex, i.uv1); color += tex2D(_MainTex, i.uv2); color += tex2D(_MainTex, i.uv3); color += tex2D(_MainTex, i.uv4); //相加取平均,据说shader中乘法比较快 return color * 0.2; } ENDCG //子着色器 SubShader { //pass 0: blur effect Pass { ZTest Always Cull Off ZWrite Off Fog{ Mode Off } //直接调用vert_blur和frag_blur CGPROGRAM #pragma vertex vert_blur #pragma fragment frag_blur ENDCG } } }
C#脚本部分:
using UnityEngine; using System.Collections; //编辑状态下也运行 [ExecuteInEditMode] //继承自PostEffectBase public class SimpleBlurEffect : PostEffectBase { //模糊半径 public float BlurRadius = 1.0f; void OnRenderImage(RenderTexture source, RenderTexture destination) { if (_Material) { //blur _Material.SetFloat("_BlurRadius", BlurRadius); Graphics.Blit(source, destination, _Material); } } }
注意,此处的PostEffectBase为各种后处理效果的基类,在上一篇文章: Unity Shader-后处理:简单的颜色调整(亮度,饱和度,对比度)中有该类的完整实现,此处不予贴出代码。
效果如下图所示:
原图效果
blurRadius = 1
blurRadius = 5
从上面的模糊效果我们看到,模糊半径越大,模糊的效果越明显。但是!这种效果看起来一点都不舒服,有种近视的赶脚,完全不是平滑的模糊效果,就更不要说进一步的毛玻璃之类的全模糊效果了。
既然,一次模糊我们感觉效果不是很尽人意,那么,我们可以尝试迭代模糊,也就是用上一次模糊的输出作为下一次模糊的输入,迭代之后的模糊效果更加明显。先看一下代码,这次,我们的shader代码和上面的一样,没有变动,仅仅是修改了脚本,增加了降分辨率和迭代的两个操作。
using UnityEngine; using System.Collections; //编辑状态下也运行 [ExecuteInEditMode] //继承自PostEffectBase public class SimpleBlurEffect : PostEffectBase { //模糊半径 public float BlurRadius = 1.0f; //降分辨率 public int downSample = 2; //迭代次数 public int iteration = 3; void OnRenderImage(RenderTexture source, RenderTexture destination) { if (_Material) { //申请RenderTexture,RT的分辨率按照downSample降低 RenderTexture rt1 = RenderTexture.GetTemporary(source.width >> downSample, source.height >> downSample, 0, source.format); RenderTexture rt2 = RenderTexture.GetTemporary(source.width >> downSample, source.height >> downSample, 0, source.format); //直接将原图拷贝到降分辨率的RT上 Graphics.Blit(source, rt1); //进行迭代,一次迭代进行了两次模糊操作,使用两张RT交叉处理 for(int i = 0; i < iteration; i++) { //用降过分辨率的RT进行模糊处理 _Material.SetFloat("_BlurRadius", BlurRadius); Graphics.Blit(rt1, rt2, _Material); Graphics.Blit(rt2, rt1, _Material); } //将结果拷贝到目标RT Graphics.Blit(rt1, destination); //释放申请的两块RenderBuffer内容 RenderTexture.ReleaseTemporary(rt1); RenderTexture.ReleaseTemporary(rt2); } } }
结果如下:
blurRadius = 1, downSample = 2, iteration = 3
blurRadius = 1, downSample = 2, iteration = 5
我们看到,通过迭代以及降低分辨率,我们的模糊效果更加明显了,当迭代次数较大时,会有一种毛玻璃的效果。这里,虽然迭代次数增加了,会耗费更多的性能,但是相应地,我们也降低了分辨率,也减少了采样等计算操作的消耗。
这里,我们通过多次处理,包括降分辨率以及迭代,完成了模糊操作,这里我们需要临时存储上一次处理过的中间输出,所以就需要用渲染中常用的一个概念RenderTexture。
关于RenderTexture,简要介绍一下,我们在渲染场景时,一般都是直接输出到帧缓存,然后输出到屏幕上,然而有的时候,我们并不想直接输出结果,而是需要对这个渲染的结果进行处理,所以,我们就将渲染的结果输出到了一张纹理上,也就是RenderTexture,这也是所有后处理的基础。Unity的RenderTexture还是很好用的,我们不仅仅可以在后处理时使用,还可以通过把摄像机的输出设置到某个RT上,然后用这张RT作为一些类似镜子的物体上,就可以实现镜面效果或者屏幕效果。
不过RenderTexture还是很耗费资源的,一张大的RenderTexture是屏幕分辨率大小的一张图片,而且是完全不能够压缩的,所以当后处理中RenderTexture用得多时,内存消耗很大,在手机,尤其是大屏手机,内存比较小的情况下,后处理叠加时很可能会由于内存耗尽而崩溃。所以,我们在使用RenderTexture时需要慎重考虑。如果效果可以接受,我们就可以考虑降低RenderTexture的分辨率,这样,输出的画面效果可能会打一些折扣,但是性能会有很大的提高。而我们的模糊效果,本身降低分辨率就会导致画面比较模糊,所以在这里,我们完全可以放心大胆地降低RT的分辨率,既可以提升效果,又可以大大地减少开销。
这里还有一点,由于OnRenderImage函数每帧在渲染之前都会调用,之前曾经担心会不会每一帧在这里申请RT,然后释放,会不会有很高的GC?经过查找了一些资料,发现Unity这里是进行过处理的,RenderTexture是之前申请好的一块内存区域,我们可以直接使用,而不需要考虑GC的问题,正如这两个函数的名字一样,RenderTexture.GetTemporary和RenderTexture.ReleaseTemporary一样。并且,本人亲测,使用Profile挂了一下这个脚本,发现的确没有GC:
以上是“Unity Shader后处理中如何实现简单均值模糊”这篇文章的所有内容,感谢各位的阅读!相信大家都有了一定的了解,希望分享的内容对大家有所帮助,如果还想学习更多知识,欢迎关注亿速云行业资讯频道!
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