Unity5中新的Shader体系简析

一、Unity5中新的Shader体系简析

 

Unity5和之前的书写模式有了一定的改变。Unity5时代的Shader Reference官方文档也进一步地变得丰满。

 主要需要了解到的是,在原来的Unity中,若想要新建一个Shader源文件,不考虑compute shader的话,仅有一种Shader模板供选择。而自从Unity5.1起(好像是Unity5.1)

想在Unity5.1之后的版本中新建Shader,【右键在Project窗口中单击】->【Create】,会出现如下的四个选项:

 

而由于暂时不考虑compute shader。所以,新版Unity中有三种基本的Shader模板分别为:

 

  • Standard Surface Shader标准表面着色器
  • Unlit Shader 无灯光着色器
  • Image Effect Shader 图像特效着色器

二、Unity5中新的Shader模板源码解析

 

 

下面,对Unity5中三种基本Shader模板进行逐行注释与思路解析。

可以点击这里跳转到Github,查看详细注释好的三种Shader模板的源码。

2.1 标准表面着色器(Standard Surface Shader)模板源码解析

 

在Unity中,我们若要实现新的表面着色器时,可以根据这个模板,进行一步添加子着色器和新的参数与特性。

这个Shader模板的脉络很清晰,先是定义一些属性,然后在SubShader中设置渲染模式,层次细节LOD的值,然后开启一个CG编程语言模块,写一些编译指令#pragma,声明一下变量让属性值在CG块中可见,定义输入结构,然后填充一下表面着色函数即可。注意:专门强调一句,SurfaceShader不能使用Pass,一使用就报错,我们直接在SubShader中实现和填充代码就可以了。

Standard Surface Shader模板详细注释的Shader代码如下:

 

 

[csharp] view plain copy
 
  1. Shader "浅墨Shader编程/Volume8/Surface Shader模板"    
  2. {    
  3.        //------------------------------------【属性值】------------------------------------    
  4.        Properties    
  5.        {    
  6.               //主颜色    
  7.               _Color("Color", Color) = (1,1,1,1)    
  8.               //主纹理    
  9.               _MainTex("Albedo (RGB)", 2D) = "white" {}    
  10.               //光泽度    
  11.               _Glossiness("Smoothness", Range(0,1)) = 0.5    
  12.               //金属度    
  13.               _Metallic("Metallic", Range(0,1)) = 0.0    
  14.        }    
  15.      
  16.        //------------------------------------【唯一的子着色器】------------------------------------    
  17.        SubShader    
  18.        {    
  19.               //【注意:Surface Shader不能使用Pass,直接在SubShader中实现即可】    
  20.      
  21.               //渲染类型设置:不透明    
  22.               Tags{"RenderType" = "Opaque" }    
  23.      
  24.               //细节层次设为:200    
  25.               LOD200    
  26.      
  27.               //===========开启CG着色器语言编写模块===========    
  28.               CGPROGRAM    
  29.      
  30.               //编译指令:告知编译器表明着色函数的名称为surf    
  31.               //Standard表示光照模型为Unity标准版光照模型    
  32.               //fullforwardshadows表示在正向渲染路径中支持所有阴影类型    
  33.               #pragma surface surf Standard fullforwardshadows    
  34.      
  35.               //编译指令: 指定着色器编译目标为Shader Model 3.0    
  36.               #pragma target 3.0    
  37.      
  38.               //变量的声明    
  39.               sampler2D _MainTex;    
  40.      
  41.               //表面输入结构体    
  42.               struct Input    
  43.               {    
  44.                      float2 uv_MainTex;//纹理坐标    
  45.               };    
  46.      
  47.               //变量的声明    
  48.               half _Glossiness;    
  49.               half _Metallic;    
  50.               fixed4 _Color;    
  51.      
  52.               //--------------------------------【表面着色函数】-----------------------------    
  53.               //输入:表面输入结构体    
  54.               //输出:Unity内置的SurfaceOutputStandard结构体    
  55.               //SurfaceOutputStandard原型如下:    
  56.               /*  
  57.                      struct SurfaceOutputStandard  
  58.                      {  
  59.                             fixed3 Albedo;                  // 漫反射颜色  
  60.                             fixed3 Normal;                  // 切线空间法线  
  61.                             half3 Emission;                 //自发光  
  62.                             half Metallic;                           // 金属度;取0为非金属, 取1为金属  
  63.                             half Smoothness;             // 光泽度;取0为非常粗糙, 取1为非常光滑  
  64.                             half Occlusion;                 // 遮挡(默认值为1)  
  65.                             fixed Alpha;                      // 透明度  
  66.                      };  
  67.               */    
  68.               //---------------------------------------------------------------------------------    
  69.               void surf(Input IN, inout SurfaceOutputStandard o)    
  70.               {    
  71.                      //【1】漫反射颜色为主纹理对应的纹理坐标,并乘以主颜色    
  72.                      fixed4c = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color;    
  73.                      //【2】将准备好的颜色的rgb分量作为漫反射颜色    
  74.                      o.Albedo= c.rgb;    
  75.                      //【3】金属度取自属性值    
  76.                      o.Metallic= _Metallic;    
  77.                      //【4】光泽度也取自属性值    
  78.                      o.Smoothness= _Glossiness;    
  79.                      //【5】将准备好的颜色的alpha分量作为Alpha分量值    
  80.                      o.Alpha= c.a;    
  81.               }    
  82.      
  83.               //===========结束CG着色器语言编写模块===========    
  84.               ENDCG    
  85.        }    
  86.        //备胎为漫反射    
  87.        FallBack"Diffuse"    
  88. }    

 

 

接着来看Unity5的第二种Shader模板,无灯光着色器(Unlit Shader)模板。

2.2 无灯光着色器(Unlit Shader)模板源码解析

 

Unlit Shader,简单来说,就是直接采用漫反射纹理,不考虑场景中的任何灯光效果。使用无灯光着色器的话,也就不能使用任何镜面或者法线效果了。Unlit系的Shader基本原理和其他Shader无异,但是计算量更小,更快速,更高效。

而在Unity内置的各种着色器中,有如下的四种是Unlit系的:

 

好的,已经稍微解释了下什么是Unlit Shader。下面一起看一下Unity为我们提供的无灯光着色器模板的代码:

 

 

[csharp] view plain copy
 
  1. Shader "浅墨Shader编程/Volume8/无灯光着色器(Unlit Shader)模板"    
  2. {    
  3.        //------------------------------------【属性值】------------------------------------    
  4.        Properties    
  5.        {    
  6.               //主纹理    
  7.               _MainTex("Texture", 2D) = "white" {}    
  8.        }    
  9.      
  10.        //------------------------------------【唯一的子着色器】------------------------------------    
  11.        SubShader    
  12.        {    
  13.               //渲染类型设置:不透明    
  14.               Tags{ "RenderType"="Opaque" }    
  15.      
  16.               //细节层次设为:100    
  17.               LOD 100    
  18.      
  19.               //--------------------------------唯一的通道-------------------------------    
  20.               Pass    
  21.               {    
  22.                      //===========开启CG着色器语言编写模块===========    
  23.                      CGPROGRAM    
  24.      
  25.                      //编译指令:告知编译器顶点和片段着色函数的名称    
  26.                      #pragma vertex vert    
  27.                      #pragma fragment frag    
  28.      
  29.                      //着色器变体快捷编译指令:雾效。编译出几个不同的Shader变体来处理不同类型的雾效(关闭/线性/指数/二阶指数)    
  30.                      #pragma multi_compile_fog    
  31.      
  32.                      //包含头文件    
  33.                      #include"UnityCG.cginc"    
  34.      
  35.                      //顶点着色器输入结构    
  36.                      struct appdata    
  37.                      {    
  38.                             float4 vertex : POSITION;//顶点位置    
  39.                             float2 uv : TEXCOORD0;//纹理坐标    
  40.                      };    
  41.      
  42.                      //顶点着色器输出结构    
  43.                      struct v2f    
  44.                      {    
  45.                             float2 uv : TEXCOORD0;//纹理坐标    
  46.                             UNITY_FOG_COORDS(1)//雾数据    
  47.                             float4 vertex : SV_POSITION;//像素位置    
  48.                      };    
  49.      
  50.                      //变量声明    
  51.                      sampler2D _MainTex;    
  52.                      float4 _MainTex_ST;    
  53.                         
  54.                      //--------------------------------【顶点着色函数】-----------------------------    
  55.                      //输入:顶点输入结构体    
  56.                      //输出:顶点输出结构体    
  57.                      //---------------------------------------------------------------------------------    
  58.                      v2f vert (appdata v)    
  59.                      {    
  60.                             //【1】实例化一个输入结构体    
  61.                             v2f o;    
  62.                             //【2】填充此输出结构    
  63.                             //输出的顶点位置(像素位置)为模型视图投影矩阵乘以顶点位置,也就是将三维空间中的坐标投影到了二维窗口    
  64.                             o.vertex= mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);    
  65.                             //【3】用UnityCG.cginc头文件中内置定义的宏,根据uv坐标来计算真正的纹理上对应的位置(按比例进行二维变换)                     
  66.                             o.uv= TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);    
  67.                             //【4】用UnityCG.cginc头文件中内置定义的宏处理雾效,从顶点着色器中输出雾效数据    
  68.                             UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.vertex);    
  69.      
  70.                             //【5】返回此输出结构对象    
  71.                             return o;    
  72.                      }    
  73.                         
  74.                      //--------------------------------【片段着色函数】-----------------------------    
  75.                      //输入:顶点输出结构体    
  76.                      //输出:float4型的像素颜色值    
  77.                      //---------------------------------------------------------------------------------    
  78.                      fixed4 frag (v2f i) : SV_Target    
  79.                      {    
  80.                             //【1】采样主纹理在对应坐标下的颜色值    
  81.                             fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);    
  82.      
  83.                             //【2】用UnityCG.cginc头文件中内置定义的宏启用雾效    
  84.                             UNITY_APPLY_FOG(i.fogCoord,col);               
  85.      
  86.                             //【3】返回最终的颜色值    
  87.                             return col;    
  88.                      }    
  89.      
  90.                      //===========结束CG着色器语言编写模块===========    
  91.                      ENDCG    
  92.               }    
  93.        }    
  94. }    

 

 

不难分析得到,无灯光着色器是一种顶点&片段着色器,这边模板给出的是单子着色器,单通道的写法。

 

并且,无灯光着色器中使用了一些UnityCG.cginc头文件中内置的宏,比如说TRANSFORM_TEX、UNITY_TRANSFER_FOG、UNITY_APPLY_FOG。接下来分别把这三个宏简单解释一下。

2.2.1 TRANSFORM_TEX宏

 

TRANSFORM_TEX宏的定义为:

 

[cpp] view plain copy
 
 
 
  
 
 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. #define TRANSFORM_TEX(tex,name) (tex.xy *name##_ST.xy + name##_ST.zw)  

 

 

其位于UnityCG.cginc(Unity5.2.1版本)的第266行。其可以根据uv坐标来计算真正的纹理上对应的位置(按比例进行二维变换),组合上上文中定义的float4 _MainTex_ST,便可以计算真正的纹理上对应的位置。

 

 

2.2.2 UNITY_TRANSFER_FOG宏

 

UNITY_TRANSFER_FOG宏的作用是从顶点着色输出雾数据。在UnityCG.cginc(Unity5.2.1版本)的第772行起,具体定义如下:

 

[cpp] view plain copy
 
 
 
  
 
 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. #if (SHADER_TARGET < 30) ||defined(SHADER_API_MOBILE)  
  2.               //手机端或者Shader Mode 2.0: 计算每个顶点的雾效因子  
  3.               #define UNITY_TRANSFER_FOG(o,outpos) UNITY_CALC_FOG_FACTOR((outpos).z); o.fogCoord =unityFogFactor  
  4.        #else  
  5.               //Shader Mode 3.0和PC和游戏机: 计算每像素的雾距离,和每像素的雾效因子  
  6.               #define UNITY_TRANSFER_FOG(o,outpos) o.fogCoord = (outpos).z  
  7.        #endif  

2.2.3 UNITY_APPLY_FOG宏

 

UNITY_APPLY_FOG宏的定义稍微有些长,从UnityCG.cginc(Unity 5.2.1版本)的第787行起:

 

 

[csharp] view plain copy
 
  1. #if defined(FOG_LINEAR) || defined(FOG_EXP)|| defined(FOG_EXP2)    
  2.        #if(SHADER_TARGET < 30) || defined(SHADER_API_MOBILE)    
  3.               //mobile or SM2.0: fog factor was already calculated per-vertex, so just lerp thecolor    
  4.               #defineUNITY_APPLY_FOG_COLOR(coord,col,fogCol) UNITY_FOG_LERP_COLOR(col,fogCol,coord)    
  5.        #else    
  6.               //SM3.0 and PC/console: calculate fog factor and lerp fog color    
  7.               #define UNITY_APPLY_FOG_COLOR(coord,col,fogCol) UNITY_CALC_FOG_FACTOR(coord);UNITY_FOG_LERP_COLOR(col,fogCol,unityFogFactor)    
  8.        #endif    
  9. #else    
  10.        #define UNITY_APPLY_FOG_COLOR(coord,col,fogCol)    
  11. #endif    
  12.     
  13. #ifdef UNITY_PASS_FORWARDADD    
  14.        #define UNITY_APPLY_FOG(coord,col) UNITY_APPLY_FOG_COLOR(coord,col,fixed4(0,0,0,0))    
  15. #else    
  16.        #define UNITY_APPLY_FOG(coord,col) UNITY_APPLY_FOG_COLOR(coord,col,unity_FogColor)    
  17. #endif    

 

 

可以发现,UNITY_APPLY_FOG宏的作用是从顶点着色器中输出雾效数据,将第二个参数中的颜色值作为雾效的颜色值,且在正向附加渲染通道(forward-additive pass)中,自动设置纯黑色(fixed4(0,0,0,0))的雾效。其在定义中借助了UNITY_APPLY_FOG_COLOR宏,而我们也可以使用UNITY_APPLY_FOG_COLOR来指定特定颜色的雾效。

2.3 图像特效着色器(Image Effect Shader) 模板源码解析

 

这里的图像特效一般指的就是屏幕图像特效,在Camera加上各种滤镜,比如说屏幕溅血,像素化,色调的调整,画面模糊等效果。其也是一个顶点&片段着色器,且一般主要的操作集中在片段着色函数中。Unity为我们提供的模板,经过详细注释后的源码如下:

 

 

[csharp] view plain copy
 
  1. Shader "浅墨Shader编程/Volume8/图像特效Shader模板"    
  2. {    
  3.        //------------------------------------【属性值】------------------------------------    
  4.        Properties    
  5.        {    
  6.               //主纹理    
  7.               _MainTex("Texture", 2D) = "white" {}    
  8.        }    
  9.      
  10.        //------------------------------------【唯一的子着色器】------------------------------------    
  11.        SubShader    
  12.        {    
  13.               //关闭剔除操作    
  14.               Cull Off    
  15.               //关闭深度写入模式    
  16.               ZWrite Off    
  17.               //设置深度测试模式:渲染所有像素.等同于关闭透明度测试(AlphaTestOff)    
  18.               ZTest Always    
  19.      
  20.               //--------------------------------唯一的通道-------------------------------    
  21.               Pass    
  22.               {    
  23.                      //===========开启CG着色器语言编写模块===========    
  24.                      CGPROGRAM    
  25.      
  26.                      //编译指令:告知编译器顶点和片段着色函数的名称    
  27.                      #pragma vertex vert    
  28.                      #pragma fragment frag    
  29.                         
  30.                      //包含头文件    
  31.                      #include"UnityCG.cginc"    
  32.      
  33.                      //顶点着色器输入结构    
  34.                      struct appdata    
  35.                      {    
  36.                             float4 vertex : POSITION;//顶点位置    
  37.                             float2 uv : TEXCOORD0;//一级纹理坐标    
  38.                      };    
  39.      
  40.                      //顶点着色器输出结构(v2f,vertex to fragment)    
  41.                      struct v2f    
  42.                      {    
  43.                             float2 uv : TEXCOORD0;//一级纹理坐标    
  44.                             float4 vertex : SV_POSITION;//像素位置    
  45.                      };    
  46.      
  47.                      //--------------------------------【顶点着色函数】-----------------------------    
  48.                      //输入:顶点输入结构体    
  49.                      //输出:顶点输出结构体    
  50.                      //---------------------------------------------------------------------------------    
  51.                      //顶点着色函数    
  52.                      v2f vert (appdata v)    
  53.                      {    
  54.                             //【1】实例化一个输入结构体    
  55.                             v2f o;    
  56.      
  57.                             //【2】填充此输出结构    
  58.                             //输出的顶点位置(像素位置)为模型视图投影矩阵乘以顶点位置,也就是将三维空间中的坐标投影到了二维窗口    
  59.                             o.vertex= mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);    
  60.                             //输入的UV纹理坐标为顶点输出的坐标    
  61.                             o.uv= v.uv;    
  62.      
  63.                             //【3】返回此输出结构对象    
  64.                             return o;    
  65.                      }    
  66.      
  67.                      //变量的声明    
  68.                      sampler2D _MainTex;    
  69.      
  70.                      //--------------------------------【片段着色函数】-----------------------------    
  71.                      //输入:顶点输出结构体    
  72.                      //输出:float4型的像素颜色值    
  73.                      //---------------------------------------------------------------------------------    
  74.                      fixed4 frag (v2f i) : SV_Target    
  75.                      {    
  76.                             //【1】采样主纹理在对应坐标下的颜色值    
  77.                             fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);    
  78.                             //【2】将颜色值反向    
  79.                             col= 1 - col;    
  80.      
  81.                             //【3】返回最终的颜色值    
  82.                             return col;    
  83.                      }    
  84.      
  85.                      //===========结束CG着色器语言编写模块===========    
  86.                      ENDCG    
  87.               }    
  88.        }    
  89. }    

 

2.4 Shader模板中文注释格式调整版替换

 

其实可以将Unity5中自带的上述三个着色器模板,替换成上文中贴出来的、经过详细注释和格式调整的Shader模板,这样在每次新建Shader时,就已经得到了具有很高可读性的Shader模板了,非常便捷。

一定要吐槽的是,Unity5.2.1自带的三个Shader模板的缩进和空格完全是混用的,导致在通过他们新建出来的Shader里面写代码的时候,格式非常混乱,十分影响新版Unity中Shader的编码体验。很明显,准备此Shader模板的Unity开发人员的编码习惯有点欠缺,得在这里点名批评,轻喷一下。

 

 浅墨在一发现他们格式有问题的时候就马上替换掉了,所以现在在Unity中写Shader代码的体验是非常棒的。这边也教大家如何替换掉自带的3个模板。

Unity中Shader模板的位置是…Unity\Editor\Data\Resources\ScriptTemplates,比如说Unity安装在D:\ProgramFiles\路径下,整体路径就是:

D:\ProgramFiles\Unity\Editor\Data\Resources\ScriptTemplates。

 

在此路径下的3个txt,即为对应的三个Shader模板文件:

 

  • 83-Shader__Standard SurfaceShader-NewSurfaceShader.shader.txt
  • 84-Shader__UnlitShader-NewUnlitShader.shader.txt
  • 85-Shader__Image EffectShader-NewImageEffectShader.shader

 

 

这边已经将调整好格式,详细注释的三种模板准备好了,下载之后,找到上面提到的…Unity\Editor\Data\Resources\ScriptTemplates目录。替换掉对应的3个txt文件即可。需要注意的是,如果你想自己DIY Shader模板,需要将txt保存为UTF-8编码格式,否则可能会出现乱码。

 

替换的模板下载地址在这里:

 

【Unity5-Shader模板中文注释格式调整版替换文件】下载

 

另外还有一个小细节可以提一下。如果你安装了两个或者两个以上的Unity5.1之后版本的Unity,如果你替换你当前使用的Unity路径下的模板文件后,新建的模板文件没有改变的话,你试着将所有的Unity5.1之后版本的路径下的这三个模板文件都进行替换,应该就可以实现想要的替换效果。浅墨的机器上就是同时存在Unity5.2.1和Unity5.2.0,然后使用Unity5.2.1,替换掉Unity5.2.1路径下的三个模板文件后,并没有发生变换。之后我按图索骥,替换了Unity 5.2.0版路径下的三个模板文化,才使得替换的模板文件生效。这估计是Unity多版本共存时,自身的一个小bug。

 

三、运动模糊屏幕特效的实现

 

关于运动模糊特效,如果把握要要点的话,实现起来其实比较简单,就是一个脚本文件配合一个Shader,便可以实现较为出色的运动模糊特效。而其中的脚本文件用于控制Shader中的外部参数。

也就是说一个屏幕特效通常分为两部分来实现:

 

  • Shader实现部分
  • 脚本实现部分

下面我们对运动模糊屏幕特效的实现分别进行简单的描述。 

可以点击这里跳转到Github,查看详细注释好的运动模糊屏幕特效的实现源码。

 

3.1 Shader实现部分

 

先看一下Shader代码的写法,因为基本上已经逐行注释,就不花时间和笔墨仔细讲解了,详细注释的代码如下:

 

 

[csharp] view plain copy
 
  1. Shader "浅墨Shader编程/Volume8/运动模糊特效标准版"     
  2. {    
  3.     //------------------------------------【属性值】------------------------------------    
  4.     Properties    
  5.     {    
  6.         _MainTex("主纹理 (RGB)", 2D) = "white" {}    
  7.         _IterationNumber("迭代次数", Int)=16     
  8.     }    
  9.     
  10.     //------------------------------------【唯一的子着色器】------------------------------------    
  11.     SubShader    
  12.     {       
  13.         //--------------------------------唯一的通道-------------------------------    
  14.         Pass    
  15.         {    
  16.             //设置深度测试模式:渲染所有像素.等同于关闭透明度测试(AlphaTest Off)    
  17.             ZTest Always    
  18.     
  19.             //===========开启CG着色器语言编写模块===========    
  20.             CGPROGRAM    
  21.     
  22.             //编译指令: 指定着色器编译目标为Shader Model 3.0    
  23.             #pragma target 3.0    
  24.     
  25.             //编译指令:告知编译器顶点和片段着色函数的名称    
  26.             #pragma vertex vert    
  27.             #pragma fragment frag    
  28.     
  29.             //包含辅助CG头文件    
  30.             #include "UnityCG.cginc"    
  31.     
  32.             //外部变量的声明    
  33.             uniform sampler2D _MainTex;    
  34.             uniform float _Value;    
  35.             uniform float _Value2;    
  36.             uniform float _Value3;    
  37.             uniform int _IterationNumber;    
  38.     
  39.             //顶点输入结构    
  40.             struct vertexInput    
  41.             {    
  42.                 float4 vertex : POSITION;//顶点位置    
  43.                 float4 color : COLOR;//颜色值    
  44.                 float2 texcoord : TEXCOORD0;//一级纹理坐标    
  45.             };    
  46.     
  47.             //顶点输出结构    
  48.             struct vertexOutput    
  49.             {    
  50.                 half2 texcoord : TEXCOORD0;//一级纹理坐标    
  51.                 float4 vertex : SV_POSITION;//像素位置    
  52.                 fixed4 color : COLOR;//颜色值    
  53.             };    
  54.     
  55.     
  56.             //--------------------------------【顶点着色函数】-----------------------------    
  57.             // 输入:顶点输入结构体    
  58.             // 输出:顶点输出结构体    
  59.             //---------------------------------------------------------------------------------    
  60.             vertexOutput vert(vertexInput Input)    
  61.             {    
  62.                 //【1】声明一个输出结构对象    
  63.                 vertexOutput Output;    
  64.     
  65.                 //【2】填充此输出结构    
  66.                 //输出的顶点位置为模型视图投影矩阵乘以顶点位置,也就是将三维空间中的坐标投影到了二维窗口    
  67.                 Output.vertex = mul(UNITY_MATRIX_MVP, Input.vertex);    
  68.                 //输出的纹理坐标也就是输入的纹理坐标    
  69.                 Output.texcoord = Input.texcoord;    
  70.                 //输出的颜色值也就是输入的颜色值    
  71.                 Output.color = Input.color;    
  72.     
  73.                 //【3】返回此输出结构对象    
  74.                 return Output;    
  75.             }    
  76.     
  77.             //--------------------------------【片段着色函数】-----------------------------    
  78.             // 输入:顶点输出结构体    
  79.             // 输出:float4型的颜色值    
  80.             //---------------------------------------------------------------------------------    
  81.             float4 frag(vertexOutput i) : COLOR    
  82.             {    
  83.                 //【1】设置中心坐标    
  84.                 float2 center = float2(_Value2, _Value3);    
  85.                 //【2】获取纹理坐标的x,y坐标值    
  86.                 float2 uv = i.texcoord.xy;    
  87.                 //【3】纹理坐标按照中心位置进行一个偏移    
  88.                 uv -= center;    
  89.                 //【4】初始化一个颜色值    
  90.                 float4 color = float4(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);    
  91.                 //【5】将Value乘以一个系数    
  92.                 _Value *= 0.085;    
  93.                 //【6】设置坐标缩放比例的值    
  94.                 float scale = 1;    
  95.     
  96.                 //【7】进行纹理颜色的迭代    
  97.                 for (int j = 1; j < _IterationNumber; ++j)    
  98.                 {    
  99.                     //将主纹理在不同坐标采样下的颜色值进行迭代累加    
  100.                     color += tex2D(_MainTex, uv * scale + center);    
  101.                     //坐标缩放比例依据循环参数的改变而变化    
  102.                     scale = 1 + (float(j * _Value));    
  103.                 }    
  104.     
  105.                 //【8】将最终的颜色值除以迭代次数,取平均值    
  106.                 color /= (float)_IterationNumber;    
  107.     
  108.                 //【9】返回最终的颜色值    
  109.                 return  color;    
  110.             }    
  111.     
  112.             //===========结束CG着色器语言编写模块===========    
  113.             ENDCG    
  114.         }    
  115.     }    
  116. }    

 

 

可以发现,这是一个单子着色器、单通道的顶点&片段着色器,顶点着色函数vert中基本上都是写的比较中规中矩的代码,精髓之处在于片段着色器frag中,用一个for

循环,将像素颜色按照一条直线(uv * scale + center)进行了迭代采样累加,最终将采样的颜色的总和除以采样次数,得到了想要实现的运动模糊效果。

3.2 脚本实现部分

 

脚本文件的实现方面,如下的即个点是要提出来专门讲一下的,即Shader文件的获取方法和OnRenderImage函数、Blit函数。

 

3.2.1 Shader文件的获取

 

Shader文件的获取可以使用Shader.Find函数实现。需要注意,Shader.Find函数参数应该和Shader代码中的名称一致,也就是下面的代码框架中xxx的值,而不是Shader的文件名:

 

[csharp] view plain copy
 
  1. Shader "xxxx"    
  2. {    
  3.      
  4. }    

 

举个例子,脚本代码如果是这样:

 

 

[csharp] view plain copy
 
  1. CurShader = Shader.Find ("浅墨Shader编程/Volume8/运动模糊特效标准版");    

 

 

 

那么获取到的Shader,文件名是任意的,但Shader代码框架肯定是这样:

 

 

[csharp] view plain copy
 
  1. Shader "浅墨Shader编程/Volume8/运动模糊特效标准版"    
  2. {    
  3.  ……    
  4. }    

 

3.2.2 OnRenderImage函数与Blit函数

 

 

OnRenderImage()函数是MonoBehaviour中提供的一个可供我们重写的函数,它在unity完成所有图片的渲染后被调用。所以我们想实现屏幕特效,主要依靠它来实现。而OnRenderImage函数的函数原型是:

 

 

[csharp] view plain copy
 
  1. void OnRenderImage(RenderTexture sourceTexture,RenderTexture destTexture);    

 

 

另外,我们需要配合一个Graphics.Blit函数,实现从源纹理到目标渲染纹理的拷贝过程,其原型如下三种:

 

 

[csharp] view plain copy
 
  1. public static void Blit(Texture source,RenderTexture dest);    
  2. public static void Blit(Texture source,RenderTexture dest, Material mat, int pass = -1);    
  3. public static void Blit(Texture source,Material mat, int pass = -1);    

 

 

其中。

第一个参数,Texture类型的source,原始纹理。

第二个参数,RenderTexture类型的dest,目标渲染纹理,若为null,表示直接将原始纹理拷贝到屏幕之上。

第三个参数,Material类型的mat,使用的材质(其实也就是Shader),根据不同材质的准备,就是在这里实现后期的效果的。

第四个参数,int类型的pass,有默认值 -1,表示使用所有的pass。用于指定使用哪一个pass。

 

说个题外话,其实在很久之前的Win32 API游戏编程中,同样原理和相似用途的Blit函数用得太多了。

 

好的,最后看一下实现屏幕特效的核心代码,如下:

 

[csharp] view plain copy
 
  1. void OnRenderImage(RenderTexture sourceTexture, RenderTexture destTexture)    
  2.  {    
  3.     //着色器实例不为空,就进行参数设置    
  4.     if (CurShader != null)    
  5.     {    
  6.         //设置Shader中的外部变量    
  7.         material.SetFloat("_IterationNumber", IterationNumber);    
  8.         material.SetFloat("_Value", Intensity);    
  9.         material.SetFloat("_Value2", OffsetX);    
  10.         material.SetFloat("_Value3", OffsetY);    
  11.         material.SetFloat("_Value4", blurWidth);    
  12.         material.SetVector("_ScreenResolution", new Vector4(sourceTexture.width, sourceTexture.height, 0.0f, 0.0f));    
  13.     
  14.         //拷贝源纹理到目标渲染纹理,加上我们的材质效果    
  15.         Graphics.Blit(sourceTexture, destTexture, material);    
  16.     }    
  17.     //着色器实例为空,直接拷贝屏幕上的效果。此情况下是没有实现屏幕特效的    
  18.     else    
  19.     {    
  20.         //直接拷贝源纹理到目标渲染纹理    
  21.         Graphics.Blit(sourceTexture, destTexture);    
  22.     }    

 

 

最后看一下详细注释后的脚本完整实现代码:

 

 

[csharp] view plain copy
 
  1. using UnityEngine;    
  2. using System.Collections;    
  3.     
  4. [ExecuteInEditMode]    
  5.     
  6. public class MotionBlurEffects : MonoBehaviour    
  7. {    
  8.     
  9.     //-------------------变量声明部分-------------------    
  10.     #region Variables    
  11.     public Shader CurShader;//着色器实例    
  12.     private Vector4 ScreenResolution;//屏幕分辨率    
  13.     private Material CurMaterial;//当前的材质    
  14.     
  15.     [Range(5, 50)]    
  16.     public float IterationNumber = 15;    
  17.     [Range(-0.5f, 0.5f)]    
  18.     public float Intensity = 0.125f;    
  19.     [Range(-2f, 2f)]    
  20.     public float OffsetX = 0.5f;    
  21.     [Range(-2f, 2f)]    
  22.     public float OffsetY = 0.5f;    
  23.     
  24.     
  25.     public static float ChangeValue;    
  26.     public static float ChangeValue2;    
  27.     public static float ChangeValue3;    
  28.     public static float ChangeValue4;    
  29.     #endregion    
  30.     
  31.     
  32.     //-------------------------材质的get&set----------------------------    
  33.     #region MaterialGetAndSet    
  34.     Material material    
  35.     {    
  36.         get    
  37.         {    
  38.             if (CurMaterial == null)    
  39.             {    
  40.                 CurMaterial = new Material(CurShader);    
  41.                 CurMaterial.hideFlags = HideFlags.HideAndDontSave;    
  42.             }    
  43.             return CurMaterial;    
  44.         }    
  45.     }    
  46.     #endregion    
  47.     
  48.     //-----------------------------------------【Start()函数】---------------------------------------------      
  49.     // 说明:此函数仅在Update函数第一次被调用前被调用    
  50.     //--------------------------------------------------------------------------------------------------------    
  51.     void Start()    
  52.     {    
  53.         //依此赋值    
  54.         ChangeValue = Intensity;    
  55.         ChangeValue2 = OffsetX;    
  56.         ChangeValue3 = OffsetY;    
  57.         ChangeValue4 = IterationNumber;    
  58.     
  59.         //找到当前的Shader文件    
  60.         CurShader = Shader.Find("浅墨Shader编程/Volume8/运动模糊特效标准版");    
  61.     
  62.         //判断是否支持屏幕特效    
  63.         if (!SystemInfo.supportsImageEffects)    
  64.         {    
  65.             enabled = false;    
  66.             return;    
  67.         }    
  68.     }    
  69.     
  70.     //-------------------------------------【OnRenderImage()函数】------------------------------------      
  71.     // 说明:此函数在当完成所有渲染图片后被调用,用来渲染图片后期效果    
  72.     //--------------------------------------------------------------------------------------------------------    
  73.     void OnRenderImage(RenderTexture sourceTexture, RenderTexture destTexture)    
  74.     {    
  75.         //着色器实例不为空,就进行参数设置    
  76.         if (CurShader != null)    
  77.         {    
  78.             //设置Shader中的外部变量    
  79.             material.SetFloat("_IterationNumber", IterationNumber);    
  80.             material.SetFloat("_Value", Intensity);    
  81.             material.SetFloat("_Value2", OffsetX);    
  82.             material.SetFloat("_Value3", OffsetY);    
  83.             material.SetVector("_ScreenResolution", new Vector4(sourceTexture.width, sourceTexture.height, 0.0f, 0.0f));    
  84.     
  85.             //拷贝源纹理到目标渲染纹理,加上我们的材质效果    
  86.             Graphics.Blit(sourceTexture, destTexture, material);    
  87.         }    
  88.         //着色器实例为空,直接拷贝屏幕上的效果。此情况下是没有实现屏幕特效的    
  89.         else    
  90.         {    
  91.             //直接拷贝源纹理到目标渲染纹理    
  92.             Graphics.Blit(sourceTexture, destTexture);    
  93.         }    
  94.             
  95.     }    
  96.     
  97.     
  98.     //-----------------------------------------【OnValidate()函数】--------------------------------------      
  99.     // 说明:此函数在编辑器中该脚本的某个值发生了改变后被调用    
  100.     //--------------------------------------------------------------------------------------------------------    
  101.     void OnValidate()    
  102.     {    
  103.         //将编辑器中的值赋值回来,确保在编辑器中值的改变立刻让结果生效    
  104.         ChangeValue4 = IterationNumber;    
  105.         ChangeValue = Intensity;    
  106.         ChangeValue2 = OffsetX;    
  107.         ChangeValue3 = OffsetY;    
  108.     
  109.     }    
  110.     
  111.     //-----------------------------------------【Update()函数】------------------------------------------      
  112.     // 说明:此函数在每一帧中都会被调用    
  113.     //--------------------------------------------------------------------------------------------------------     
  114.     void Update()    
  115.     {    
  116.         if (Application.isPlaying)    
  117.         {    
  118.             //赋值    
  119.             IterationNumber = ChangeValue4;    
  120.             Intensity = ChangeValue;    
  121.             OffsetX = ChangeValue2;    
  122.             OffsetY = ChangeValue3;    
  123.     
  124.         }    
  125.     
  126.         //找到对应的Shader文件    
  127. #if UNITY_EDITOR    
  128.         if (Application.isPlaying != true)    
  129.         {    
  130.             CurShader = Shader.Find("浅墨Shader编程/Volume8/运动模糊特效标准版");    
  131.     
  132.         }    
  133. #endif    
  134.     }    
  135.     
  136.     
  137.     //-----------------------------------------【OnDisable()函数】---------------------------------------      
  138.     // 说明:当对象变为不可用或非激活状态时此函数便被调用      
  139.     //--------------------------------------------------------------------------------------------------------    
  140.     void OnDisable()    
  141.     {    
  142.         if (CurMaterial)    
  143.         {    
  144.             DestroyImmediate(CurMaterial);    
  145.         }    
  146.     }    
  147. }    

 

3.3 关于如何使用此特效

 

使用方面的话比较简单,把脚本文件拖到主摄像机上面,效果就出来了。

脚本文件中有如下这些参数可以调整,得到不同的模糊效果:

 

  • Iteration Number- 迭代次数
  • Intensity - 模糊强度
  • Offset X - X方向上的偏移
  • Offset Y - Y方向上的偏移

四、最终的效果展示

 

 

这边贴几张场景的效果图和使用了屏幕特效后的效果图。需要注意的是,本次的场景效果,除了类似CS/CF的FPS游戏的控制系统以外,还可以使用键盘上的按键【F】,开启或者关闭运动模糊特效。正如下图所展示的:

 

 

下面放几张测试截图。

 

首先,Unity5中,导出的exe使用了新的片头Logo,质感不错,好评:

 

 

 

城镇中的原始效果:

 

 

 

运动模糊后的效果:

 

 

 

海港原始效果:

 

 

海港运动模糊后的效果:

 

 

 

城镇草丛前的效果:

 

 

 

城镇草丛前运动模糊后的效果:

 

 

沙滩原始效果:

 

 

沙滩运动模糊后的效果:

 

海面原始效果:

 

海面运动模糊后的效果:

 

 

posted @ 2017-11-13 18:53  oayx  阅读(3651)  评论(0编辑  收藏  举报