UnityShader入门精要——Bloom效果

Bloom特效是游戏中常见的一种屏幕效果。这种特效可以模拟真实摄像机的一一种图像效果，
它让画面中较亮的区域“扩散”到周围的区域中，造成-种朦胧的效果。

Bloom的实现原理非常简单:我们首先根据一个阈值提取出图像中的较亮区域，把它们存储在一张渲染纹理中，再利用高斯模糊对这张渲染纹理进行模糊处理，模拟光线扩散的效果，最后再将其和原图像进行混合，得到最终的效果。（基于高斯模糊）

后处理脚本：

using UnityEngine;
using System.Collections;

public class Bloom : PostEffectsBase {

	public Shader bloomShader;
	private Material bloomMaterial = null;
	public Material material {  
		get {
			bloomMaterial = CheckShaderAndCreateMaterial(bloomShader, bloomMaterial);
			return bloomMaterial;
		}  
	}

	// Blur iterations - larger number means more blur.
	[Range(0, 4)]
	public int iterations = 3;
	
	// Blur spread for each iteration - larger value means more blur
	[Range(0.2f, 3.0f)]
	public float blurSpread = 0.6f;

	[Range(1, 8)]
	public int downSample = 2;

	[Range(0.0f, 4.0f)]
	public float luminanceThreshold = 0.6f;    //来控制提取较亮区域时使用的阈值大小

	void OnRenderImage (RenderTexture src, RenderTexture dest) {
		if (material != null) {
			material.SetFloat("_LuminanceThreshold", luminanceThreshold);

			int rtW = src.width/downSample;
			int rtH = src.height/downSample;
			
			RenderTexture buffer0 = RenderTexture.GetTemporary(rtW, rtH, 0);
			buffer0.filterMode = FilterMode.Bilinear;
			
			Graphics.Blit(src, buffer0, material, 0);
			
			for (int i = 0; i < iterations; i++) {
				material.SetFloat("_BlurSize", 1.0f + i * blurSpread);
				
				RenderTexture buffer1 = RenderTexture.GetTemporary(rtW, rtH, 0);
				
				// Render the vertical pass
				Graphics.Blit(buffer0, buffer1, material, 1);
				
				RenderTexture.ReleaseTemporary(buffer0);
				buffer0 = buffer1;
				buffer1 = RenderTexture.GetTemporary(rtW, rtH, 0);
				
				// Render the horizontal pass
				Graphics.Blit(buffer0, buffer1, material, 2);
				
				RenderTexture.ReleaseTemporary(buffer0);
				buffer0 = buffer1;
			}

			material.SetTexture ("_Bloom", buffer0);  
			Graphics.Blit (src, dest, material, 3);  

			RenderTexture.ReleaseTemporary(buffer0);
		} else {
			Graphics.Blit(src, dest);
		}
	}
}

上面的代码和高斯模糊使用的代码基本相同，Bloom 效果需要3个步骤:首先，提取图像中较亮的区域，因此我们没有像12.4节那样直接对src进行降采样，而是通过调用Graphics.Blit(sre, buffer0, material, 0)来使用Shader中的第一个Pass提取图像中的较亮区域，提取得到的较亮区域将存储在buffer0中。然后，我们进行和12.4节中完全一样的高斯模糊迭代处理，这些Pass对应了Shader 的第二个和第三个Pass。模糊后的较亮区域将会存储在buffer0中，此时，我们再把buffer0传递给材质中的_Bloom 纹理属性，并调用Graphics.Blit (src, dest, material, 3)使用Shader 中的第四个Pass 来进行最后的混合，将结果存储在目标渲染纹理dest中。最后，释放临时缓存。

Shader代码：

Shader "Unity Shaders Book/Chapter 12/Bloom" {
	Properties {
		_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
		_Bloom ("Bloom (RGB)", 2D) = "black" {}    //高斯模糊后的较亮区域
		_LuminanceThreshold ("Luminance Threshold", Float) = 0.5    //提取较亮区域使用的阈值
		_BlurSize ("Blur Size", Float) = 1.0    //控制高斯模糊范围
	}
	SubShader {
		CGINCLUDE
		
		#include "UnityCG.cginc"
		
		sampler2D _MainTex;
		half4 _MainTex_TexelSize;
		sampler2D _Bloom;
		float _LuminanceThreshold;
		float _BlurSize;
		
        //提取较亮区域
		struct v2f {
			float4 pos : SV_POSITION; 
			half2 uv : TEXCOORD0;
		};	
		
		v2f vertExtractBright(appdata_img v) {
			v2f o;
			
			o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
			
			o.uv = v.texcoord;
					 
			return o;
		}
		
		fixed luminance(fixed4 color) {
			return  0.2125 * color.r + 0.7154 * color.g + 0.0721 * color.b; 
		}
		
		fixed4 fragExtractBright(v2f i) : SV_Target {
			fixed4 c = tex2D(_MainTex, i.uv);
			fixed val = clamp(luminance(c) - _LuminanceThreshold, 0.0, 1.0);
			
			return c * val;
		}
		
        //混合亮部图像和原图像
		struct v2fBloom {
			float4 pos : SV_POSITION; 
			half4 uv : TEXCOORD0;
		};
		
		v2fBloom vertBloom(appdata_img v) {
			v2fBloom o;
			
			o.pos = UnityObjectToClipPos (v.vertex);
			o.uv.xy = v.texcoord;		
			o.uv.zw = v.texcoord;
			
			#if UNITY_UV_STARTS_AT_TOP			
			if (_MainTex_TexelSize.y < 0.0)
				o.uv.w = 1.0 - o.uv.w;
			#endif
				        	
			return o; 
		}
		
		fixed4 fragBloom(v2fBloom i) : SV_Target {
			return tex2D(_MainTex, i.uv.xy) + tex2D(_Bloom, i.uv.zw);
		} 
		
		ENDCG
		
		ZTest Always Cull Off ZWrite Off
		
		Pass {  
			CGPROGRAM  
			#pragma vertex vertExtractBright  
			#pragma fragment fragExtractBright  
			
			ENDCG  
		}
		
		UsePass "Unity Shaders Book/Chapter 12/Gaussian Blur/GAUSSIAN_BLUR_VERTICAL"
		
		UsePass "Unity Shaders Book/Chapter 12/Gaussian Blur/GAUSSIAN_BLUR_HORIZONTAL"
		
		Pass {  
			CGPROGRAM  
			#pragma vertex vertBloom  
			#pragma fragment fragBloom  
			
			ENDCG  
		}
	}
	FallBack Off
}

提取亮部区域：

顶点着色器和之前的实现完全相同。在片元着色器中，我们将采样得到的亮度值减去阈值_LuminanceThreshold， 并把结果截取到0~1范围内。然后，我们把该值和原像素值相乘，得到提取后的亮部区域。

混合亮部图像和原图像：

这里使用的顶点着色器与之前的有所不同，我们定义了两个纹理坐标，并存储在同一一个类型为half4的变量uv中。它的xy分量对应了_MainTex, 即原图像的纹理坐标。而它的zw分量是_ Bloom, 即模糊后的较亮区域的纹理坐标。我们需要对这个纹理坐标进行平台差异化处理。