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【Unity Shaders】使用Unity Render Textures实现画面特效——画面特效中的类似Photoshop的基本混合模式

本系列主要参考《Unity Shaders and Effects Cookbook》一书(感谢原书作者),同时会加上一点个人理解或拓展。

这里是本书所有的插图。这里是本书所需的代码和资源(当然你也可以从官网下载)。

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写在前面


画面特效并不只限于调整游戏画面的颜色。我们还可以使用它们来和其他的图片混合起来。这个技术和在Photoshop里新建一个layer很像,我们可以选择一个混合模式来混合两张图片,在我们的例子里,其中一张就是指render texture。这使得美术人员可以在游戏里面模拟各种混合效果,而不是仅仅在Photoshop里。


这篇文章里,我们将要学习一些常见的混合模式,例如,正片叠底(Multiply),Add,滤色(Screen,这竟然是滤色的意思。。。)。你将会发现这些都不难实现~



知识补习


这里增加一个内容,就是对各种混合模式的理解。


正片叠底(Multiply)和滤色(Screen)


正片叠底(Multiply)和滤色(Screen)是两种基本的混合模式,分别用于使图片变暗和变亮。它们之间的组合还可以形成更复杂的混合模式,如叠加(Overlay)和柔光(Soft Light)。


正片叠底 —— 就是把两层图像的像素相乘,最后会得到一个更暗的图像。这个模式是对称的,也就是说交换基色和混合色得到的结果是一样的。


,其中a是基色,b是混合色。


滤色 —— 首先把两层图像的像素值取互补数,然后将它们相乘,最后再去互补数。这和正片叠底得到的结果是相反的。它会得到一个更亮的图像。

,其中a是基色,b是混合色。


叠加 —— 结合了正片叠底和滤色两种混合模式。基色中亮色的部分会更加亮,而暗色的部分会更暗。

,其中a是基色,b是混合色。



准备工作


这一篇同样很多代码是建立在上一篇的基础上,所以很多代码不用写啦~

  1. 创建一个新的脚本,命名为BlendMode_ImageEffect;
  2. 创建一个新的Shader,命名为BlendMode_Effect;
  3. 把本章第一篇中的C#代码复制到第一步中创建的脚本中;(我发现原作者貌似也因为复制粘贴忘了删掉亮度、饱和度、对比度那句话。。。)
  4. 把本章第一篇中的Shader代码复制到第二步中创建的Shader中;
  5. 把新的脚本添加到Camera上,并使用新的Shader给脚本中的Cur Shader赋值。这篇里我们会需要一张纹理来演示混合效果。你可以从本书资源(见文章最上方)里找到这张难看的图片,作者说这是为了更容易看到效果~。。。

下面的图就是我们要使用的纹理啦!这张纹理除了丑以外,它的细节很丰富,灰度范围也很大,有利于我们检验混合效果。



实现


  1. 我们要实现的第一个混合模式就是正片叠底(Multiply),说白了就是把基色和混合色相乘。为了能够控制透明度(opacity),我们还需要一个属性:
    	Properties {
    		_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
    		_BlendTex ("Blend Texture", 2D) = "white" {}
    		_Opacity ("Blend Opacity", Range(0.0, 1.0)) = 1.0
    	}

  2. 同样,在我们在CGPROGRAM块中创建对应的变量:
    		Pass {
    			CGPROGRAM
    			#pragma vertex vert_img
    			#pragma fragment frag
    			
    			#include "UnityCG.cginc"
    			
    			uniform sampler2D _MainTex;
    			uniform sampler2D _BlendTex;
    			fixed _Opacity;

  3. 最后,我们修改frag函数,让它来对两张纹理执行乘法操作:
    			fixed4 frag(v2f_img i) : COLOR
    			{
    				//Get the colors from the RenderTexture and the uv‘s
    				//from the v2f_img struct
    				fixed4 renderTex = tex2D(_MainTex, i.uv);
    				fixed4 blendTex = tex2D(_BlendTex, i.uv);
    				
    				// Perform a multiply Blend mode
    				fixed4 blendedMultiply = renderTex * blendTex;
    				
    				// Adjust amount of Blend Mode with a lerp
    				renderTex = lerp(renderTex, blendedMultiply,  _Opacity);
    				
    				return renderTex;
    			}

  4. 下面开始编辑C#脚本。首先,我们需要创建对应的变量。所以我们需要一张可以在面板中赋值的纹理,以及一个可变的透明度:
    	#region Variables
    	public Shader curShader;
    	public Texture2D blendTexture;
    	public float blendOpacity = 1.0f;
    	
    	private Material curMaterial;
    	#endregion

  5. 然后,我们需要在OnRenderImage函数中把变量数据传递给Shader:
    	void OnRenderImage (RenderTexture sourceTexture, RenderTexture destTexture){
    		if (curShader != null) {
    			material.SetTexture("_BlendTex", blendTexture);
    			material.SetFloat("_Opacity", blendOpacity);
    			
    			Graphics.Blit(sourceTexture, destTexture, material);
    		} else {
    			Graphics.Blit(sourceTexture, destTexture);
    		}
    	}

  6. 最后,我们在函数中保证blendOpacity的值范围在0.0到1.0:
    	void Update () {
    		blendOpacity = Mathf.Clamp(blendOpacity, 0.0f, 1.0f);
    	}

完成后,你可以把任意图片作为混合图片传递给脚本。最后,你可以看到类似下面的结果:
Multiply混合模式 Opacity = 0.5 :


Multiply混合模式 Opacity = 1.0 :


通过上面的实现,我们可以发现实现这样的混合效果实际并不难,下面我们继续添加一些简单的混合模式。

扩展


下面我们实现另外两种简单的混合模式:
  1. 在Shader中修改frag函数,即把乘法操作注释,再添加新的加法操作:
    			fixed4 frag(v2f_img i) : COLOR
    			{
    				//Get the colors from the RenderTexture and the uv‘s
    				//from the v2f_img struct
    				fixed4 renderTex = tex2D(_MainTex, i.uv);
    				fixed4 blendTex = tex2D(_BlendTex, i.uv);
    				
    				// Perform a multiply Blend mode
    //				fixed4 blendedMultiply = renderTex * blendTex;
    
    				// Perform a add Blend mode
    				fixed4 blendedAdd = renderTex + blendTex;
    				
    				// Adjust amount of Blend Mode with a lerp
    				renderTex = lerp(renderTex, blendedAdd,  _Opacity);
    				
    				return renderTex;
    			}

保存后返回Unity查看。你可以看到类似下面的结果。你可以看到,它和Multiply是刚好相反的结果:
Add混合模式 Opacity = 1.0 :


  1. 最后,我们实现一个名为Screen Blend(感觉好怪,中文名字?)的混合模式。这里面用到的运算比前两种更多,但也很简单。继续修改frag函数:
    			fixed4 frag(v2f_img i) : COLOR
    			{
    				//Get the colors from the RenderTexture and the uv‘s
    				//from the v2f_img struct
    				fixed4 renderTex = tex2D(_MainTex, i.uv);
    				fixed4 blendTex = tex2D(_BlendTex, i.uv);
    				
    				// Perform a multiply Blend mode
    //				fixed4 blendedMultiply = renderTex * blendTex;
    
    				// Perform a add Blend mode
    //				fixed4 blendedAdd = renderTex + blendTex;
    
    				// Perform a screen render Blend mode
    				fixed4 blendedScreen = 1.0 - ((1.0 - renderTex) * (1.0 - blendTex));
    				
    				// Adjust amount of Blend Mode with a lerp
    				renderTex = lerp(renderTex, blendedScreen,  _Opacity);
    				
    				return renderTex;
    			}

最后,你可以看到下面的效果:
Screen Blend混合模式 Opacity = 1.0:


【Unity Shaders】使用Unity Render Textures实现画面特效——画面特效中的类似Photoshop的基本混合模式