【URP】Unity[后处理]色彩调整ColorAdjustments

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Unity URP中的Color Adjustments后处理效果用于调整最终渲染图像的整体色调、亮度和对比度，是优化视觉表现的核心工具。其发展历史可追溯至Unity 4.X时代的色彩校正曲线和3D查找纹理技术，早期通过手动调节RGB通道曲线实现基础调色功能，而在URP中已整合为标准化体积框架下的模块化组件。

底层原理

Unity URP中的Color Adjustments后处理效果基于渲染管线中的片段着色器操作，其核心原理是通过线性空间下的数学变换调整像素颜色值。该效果在色调映射阶段前执行，作用于HDR颜色缓冲区的数据

• ‌曝光调整‌：通过pow(2, postExposure)对RGB通道进行指数级亮度缩放，模拟相机曝光补偿机制。计算过程发生在线性颜色空间，避免伽马校正干扰。
• ‌对比度计算‌：采用中间灰值(0.5)作为基准点，使用saturate((color.rgb - 0.5) * contrast + 0.5)公式扩展或压缩动态范围，其中saturate确保结果在[0,1]范围内。
• ‌色调/饱和度‌：将RGB转换到HSV色彩空间，调整H分量实现色相旋转，S分量控制颜色纯度，最后转回RGB空间.

实现示例

以下为URP内置着色器中颜色调整的核心代码逻辑：

• ‌曝光计算‌：采用2的幂次方实现物理正确的曝光模拟

• ‌HSV转换‌：通过几何插值法避免三角函数运算提升性能

• ‌动态范围保护‌：使用step()和saturate()防止数值溢出

• ColorAdjustment.hlsl

  // 线性空间下的颜色处理函数
  half3 ApplyColorAdjustments(half3 color, float postExposure, float contrast, float hueShift, float saturation)
  {
      // 曝光调整
      color *= exp2(postExposure);
  
      // 对比度计算
      color = (color - 0.5h) * contrast + 0.5h;
  
      // RGB转HSV
      half4 k = half4(0.0, -1.0/3.0, 2.0/3.0, -1.0);
      half4 p = lerp(half4(color.bg, k.wz), half4(color.gb, k.xy), step(color.b, color.g));
      half4 q = lerp(half4(p.xyw, color.r), half4(color.r, p.yzx), step(p.x, color.r));
      float d = q.x - min(q.w, q.y);
      float e = 1.0e-10;
      half3 hsv = half3(abs(q.z + (q.w - q.y)/(6.0 * d + e)), d/(q.x + e), q.x);
  
      // 色相/饱和度调整
      hsv.x += hueShift;
      hsv.y *= saturation;
  
      // HSV转RGB
      return HsvToRgb(hsv);
  }
  

该效果在URP渲染流程中通过Volume系统注入参数，最终由FinalPost.shader在渲染目标上执行全屏绘制。色彩调整的运算顺序遵循：曝光→对比度→色调/饱和度→颜色滤镜，确保各阶段调整互不干扰.

核心参数与功能

• ‌Post Exposure‌：以EV单位调整场景整体曝光度，作用于HDR效果后、色调映射前，不影响处理链中其他效果。
• ‌Contrast‌：扩展（正值）或收缩（负值）色调范围，增强视觉层次感。
• ‌Color Filter‌：通过颜色选择器对渲染结果进行乘法着色，实现整体色调偏移。
• ‌Hue Shift‌：全局调整所有颜色的色相值，常用于风格化渲染。
• ‌Saturation‌：控制颜色强度，负值可生成灰度图像。

实现流程示例

‌创建后处理体积‌

• 添加空GameObject并挂载Volume组件
• 新建配置文件（如ColorProfile），通过Add Override > Post-processing添加Color Adjustments效果

‌相机配置‌

• 启用相机的Post Processing选项
• 在Volume Mask中匹配后处理体积的图层（如PostProcessLayer1）

‌参数调试‌

• 调整Contrast至1.2增强场景对比度
• 设置Color Filter为浅蓝色实现冷色调风格化

实际应用案例

• ‌恐怖游戏‌：降低饱和度至-30并微调色相，营造压抑氛围
• ‌开放世界‌：动态调整曝光度模拟昼夜光照变化

以下为完整URP实现代码示例：

• 脚本挂载至含Volume组件的对象

• 通过Inspector动态修改参数值

• 支持运行时效果切换

• ColorAdjustmentSetup.cs

  using UnityEngine;
  using UnityEngine.Rendering;
  using UnityEngine.Rendering.Universal;
  
  public class ColorAdjustmentSetup : MonoBehaviour
  {
      [SerializeField] private VolumeProfile profile;
      [SerializeField] private float contrast = 1.2f;
      [SerializeField] private Color colorFilter = new Color(0.8f, 0.9f, 1f);
  
      void Start()
      {
          if (profile.TryGet(out ColorAdjustments adjustments))
          {
              adjustments.contrast.value = contrast;
              adjustments.colorFilter.value = colorFilter;
          }
      }
  }
  

该技术通过分离渲染管线与美术控制，实现了非破坏性工作流，成为现代游戏开发的标准实践

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