大家好，我是阿赵。 继续介绍后处理的做法，这一期介绍的是模糊效果的做法。
一、模糊效果的原理
我们还是用这个角色作为背景来实现模糊效果
这是模糊后的效果
根据不同的参数，可以调整不同的模糊程度。
在介绍做法之前，首先要明确一个基本的认知，模糊效果是非常消耗性能的一种处理。正常我们显示一张图片，每个像素根据UV坐标采样一次，得到颜色。而模糊处理，是每个像素点，除了采样自己，还要采样像素点周围的多个像素点，然后把采样得到的颜色值做不同的求平均值算法计算，而得到的模糊。 概括的说，这个采样周围多个点的做法，就是定义卷积核。下面介绍的三种不同的模糊算法，区别就在于卷积核的计算方式不同。 除了采样周围的多个像素点，我们还有可能需要多次进行采样，因为单次卷积核的采样计算，可能达不到我们想要的效果。 所以说，模糊效果是一种消耗非常大的处理方式。我们经常说Bloom辉光效果性能消耗非常大，其实也是因为，Bloom效果也是建立在模糊处理的效果上再做叠加的，性能消耗其实还是出在模糊上。
二、几种不同的模糊效果实现
1、均值模糊(BoxBlur)
均值模糊是采样当前像素点附近的9个像素颜色（包括自己），然后把所有颜色相加，最后除以9。因为是把9个像素的颜色直接取平均值的，所以成为均值模糊。
放大模糊后的画面，可以看到，单次的均值模糊，其实效果并不是很好，会出现一些方形的像素效果，模糊效果不是很平均。所以均值模糊也成为盒状模糊。 做模糊效果，是需要在C#脚本里面做多次Graphics.Blit的，不过这里先跳过这一步，先看看Shader怎样写，最后再去看C#的实现。
Shader "Hidden/AzhaoBoxBlur"
{
CGINCLUDE
#include "UnityCG.cginc"
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_TexelSize;
float _BlurOffset;
fixed4 fragBoxBlur(v2f_img i) : SV_Target
{
half4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
//均值模糊
float4 colBlur = 0;
float4 blurUV = _MainTex_TexelSize.xyxy * float4(1, 1, -1, -1)*_BlurOffset;
colBlur += tex2D(_MainTex, i.uv + blurUV.xy);//1,1
colBlur += tex2D(_MainTex, i.uv + blurUV.xw);//1,-1
colBlur += tex2D(_MainTex, i.uv + blurUV.zy);//-1,1
colBlur += tex2D(_MainTex, i.uv + blurUV.zw);//-1,-1
col.rgb = colBlur.rgb / 4;
return col;
}
ENDCG
Properties
{
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
_BlurOffset("BlurOffset",Float) = 1
}
SubShader
{
// No culling or depth
Cull Off ZWrite Off ZTest Always
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert_img
#pragma fragment fragBoxBlur
ENDCG
}
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert_img
#pragma fragment fragBoxBlur
ENDCG
}
}
}
2、高斯模糊(GaussianBlur)
高斯模糊应该是很常用的一种模糊手段，他的卷积核并不是附近9格，而是5X5范围，所以它的采样次数比均值模糊是要多很多的。并且，高斯模糊采样25个像素点，并不是直接求平均值的，而是有一个从中间往外减少的权重值，这个处理可以减轻均值模糊的盒状格子效果。
不过如果只是单次采样，其实这个效果还是不算很好。 下面是Shader
Shader "Hidden/AzhaoGaussianBlur"
{
CGINCLUDE
#include "UnityCG.cginc"
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_TexelSize;
float _BlurOffset;
//高斯模糊横向
half4 frag_HorizontalBlur(v2f_img i) : SV_Target
{
half2 uv1 = i.uv + _MainTex_TexelSize.xy* half2(1, 0)*_BlurOffset * -2.0;
half2 uv2 = i.uv + _MainTex_TexelSize.xy* half2(1, 0)*_BlurOffset * -1.0;
half2 uv3 = i.uv;
half2 uv4 = i.uv + _MainTex_TexelSize.xy* half2(1, 0)*_BlurOffset * 1.0;
half2 uv5 = i.uv + _MainTex_TexelSize.xy* half2(1, 0)*_BlurOffset * 2.0;
half4 s = 0;
s += tex2D(_MainTex, uv1) * 0.05;
s += tex2D(_MainTex, uv2) * 0.25;
s += tex2D(_MainTex, uv3) * 0.40;
s += tex2D(_MainTex, uv4) * 0.25;
s += tex2D(_MainTex, uv5) * 0.05;
return s;
}
//高斯模糊纵向
half4 frag_VerticalBlur(v2f_img i) : SV_Target
{
half2 uv1 = i.uv + _MainTex_TexelSize.xy* half2(0, 1)*_BlurOffset * -2.0;
half2 uv2 = i.uv + _MainTex_TexelSize.xy* half2(0, 1)*_BlurOffset * -1.0;
half2 uv3 = i.uv;
half2 uv4 = i.uv + _MainTex_TexelSize.xy* half2(0, 1)*_BlurOffset * 1.0;
half2 uv5 = i.uv + _MainTex_TexelSize.xy* half2(0, 1)*_BlurOffset * 2.0;
half4 s = 0;
s += tex2D(_MainTex, uv1) * 0.05;
s += tex2D(_MainTex, uv2) * 0.25;
s += tex2D(_MainTex, uv3) * 0.40;
s += tex2D(_MainTex, uv4) * 0.25;
s += tex2D(_MainTex, uv5) * 0.05;
return s;
}
ENDCG
Properties
{
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
_BlurOffset("BlurOffset", Float) = 1
}
SubShader
{
// No culling or depth
Cull Off ZWrite Off ZTest Always
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert_img
#pragma fragment frag_HorizontalBlur
ENDCG
}
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert_img
#pragma fragment frag_VerticalBlur
ENDCG
}
}
}
3、Kawas模糊
这个算法是我从网上学习的，根据介绍Kawase 模糊的思路是对距离当前像素越来越远的地方对四个角进行采样，且在两个大小相等的纹理之间进行乒乓式的blit，创新点在于，采用了随迭代次数移动的blur kernel，而不是类似高斯模糊，或均值模糊一样从头到尾固定的卷积核。
可以看到，这种模糊方式比上面两种效果是要好很多，那些马赛克条纹一样的东西基本看不到了。
Shader "Hidden/AzhaoKawaseBlur"
{
CGINCLUDE
#include "UnityCG.cginc"
uniform sampler2D _MainTex;
uniform float4 _MainTex_TexelSize;
uniform half _BlurOffset;
struct v2f_DownSample
{
float4 pos: SV_POSITION;
float2 uv: TEXCOORD1;
float4 uv01: TEXCOORD2;
float4 uv23: TEXCOORD3;
};
struct v2f_UpSample
{
float4 pos: SV_POSITION;
float4 uv01: TEXCOORD1;
float4 uv23: TEXCOORD2;
float4 uv45: TEXCOORD3;
float4 uv67: TEXCOORD4;
};
v2f_DownSample Vert_DownSample(appdata_img v)
{
v2f_DownSample o;
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
_MainTex_TexelSize = 0.5 * _MainTex_TexelSize;
float2 uv = v.texcoord;
o.uv = uv;
o.uv01.xy = uv - _MainTex_TexelSize * float2(1 + _BlurOffset, 1 + _BlurOffset);//top right
o.uv01.zw = uv + _MainTex_TexelSize * float2(1 + _BlurOffset, 1 + _BlurOffset);//bottom left
o.uv23.xy = uv - float2(_MainTex_TexelSize.x, -_MainTex_TexelSize.y) * float2(1 + _BlurOffset, 1 + _BlurOffset);//top left
o.uv23.zw = uv + float2(_MainTex_TexelSize.x, -_MainTex_TexelSize.y) * float2(1 + _BlurOffset, 1 + _BlurOffset);//bottom right
return o;
}
half4 Frag_DownSample(v2f_DownSample i) : SV_Target
{
half4 sum = tex2D(_MainTex, i.uv) * 4;
sum += tex2D(_MainTex, i.uv01.xy);
sum += tex2D(_MainTex, i.uv01.zw);
sum += tex2D(_MainTex, i.uv23.xy);
sum += tex2D(_MainTex, i.uv23.zw);
return sum * 0.125;
}
v2f_UpSample Vert_UpSample(appdata_img v)
{
v2f_UpSample o;
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
float2 uv = v.texcoord;
_MainTex_TexelSize = 0.5 * _MainTex_TexelSize;
_BlurOffset = float2(1 + _BlurOffset, 1 + _BlurOffset);
o.uv01.xy = uv + float2(-_MainTex_TexelSize.x * 2, 0) * _BlurOffset;
o.uv01.zw = uv + float2(-_MainTex_TexelSize.x, _MainTex_TexelSize.y) * _BlurOffset;
o.uv23.xy = uv + float2(0, _MainTex_TexelSize.y * 2) * _BlurOffset;
o.uv23.zw = uv + _MainTex_TexelSize * _BlurOffset;
o.uv45.xy = uv + float2(_MainTex_TexelSize.x * 2, 0) * _BlurOffset;
o.uv45.zw = uv + float2(_MainTex_TexelSize.x, -_MainTex_TexelSize.y) * _BlurOffset;
o.uv67.xy = uv + float2(0, -_MainTex_TexelSize.y * 2) * _BlurOffset;
o.uv67.zw = uv - _MainTex_TexelSize * _BlurOffset;
return o;
}
half4 Frag_UpSample(v2f_UpSample i) : SV_Target
{
half4 sum = 0;
sum += tex2D(_MainTex, i.uv01.xy);
sum += tex2D(_MainTex, i.uv01.zw) * 2;
sum += tex2D(_MainTex, i.uv23.xy);
sum += tex2D(_MainTex, i.uv23.zw) * 2;
sum += tex2D(_MainTex, i.uv45.xy);
sum += tex2D(_MainTex, i.uv45.zw) * 2;
sum += tex2D(_MainTex, i.uv67.xy);
sum += tex2D(_MainTex, i.uv67.zw) * 2;
return sum * 0.0833;
}
ENDCG
Properties
{
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
_BlurOffset("BlurOffset", Float) = 1
}
SubShader
{
Cull Off ZWrite Off ZTest Always
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex Vert_DownSample
#pragma fragment Frag_DownSample
ENDCG
}
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex Vert_UpSample
#pragma fragment Frag_UpSample
ENDCG
}
}
}
4、双重模糊
这里对比一下均值模糊和高斯模糊。 高斯模糊的效果比均值模糊要好一些，但马赛克条纹的情况还是存在，而且性能消耗巨大。 为了解决这个问题，我们可以进行双重模糊的操作。 具体的做法是，在C#做Graphics.Blit的时候，开2个循环。 第一个循环里面，每次对RenderTexture的宽高除以2，做降采样。 第二个循环里面，每次对RenderTexture的宽高乘以2，做升采样。 经过了RenderTexture的宽高改变之后，原来的马赛克条纹效果，基本上就可以消除。 双重采样在同样的参数设置下，效果是比高斯模糊更好，更平滑的。不过这个做法要注意的一点，是因为创建了多个RenderTexture，必须记得做对应的释放操作。
三、C#代码
下面的代码，是C#端兼容了上面说的三种不同的模糊算法，然后做了双重采样之后的结果。
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class BlurCtrl : MonoBehaviour
{
private Material blurMat;
public bool isBlur = false;
[Range(0, 4)]
public float blurSize = 0;
[Range(-3, 3)]
public float blurOffset = 1;
[Range(1, 3)]
public int blurType = 3;
void Start()
{
}
void Update()
{
}
private Material GetBlurMat(int bType)
{
if (bType == 1)
{
return new Material(Shader.Find("Hidden/AzhaoBoxBlur"));
}
else if (bType == 2)
{
return new Material(Shader.Find("Hidden/AzhaoGaussianBlur"));
}
else if (bType == 3)
{
return new Material(Shader.Find("Hidden/AzhaoKawaseBlur"));
}
else
{
return null;
}
}
private void ReleaseRT(RenderTexture rt)
{
if (rt != null)
{
RenderTexture.ReleaseTemporary(rt);
}
}
private bool CheckNeedCreateBlurMat(Material mat, int bType)
{
if (mat == null)
{
return true;
}
if (mat.shader == null)
{
return true;
}
if (bType == 1)
{
if (mat.shader.name != "Hidden/AzhaoBoxBlur")
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
else if (bType == 2)
{
if (mat.shader.name != "Hidden/AzhaoGaussianBlur")
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
else if (bType == 3)
{
if (mat.shader.name != "Hidden/AzhaoKawaseBlur")
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
else
{
return false;
}
}
private void BlurFun(RenderTexture source, RenderTexture destination, float blurTime, int bType, float offset)
{
if (CheckNeedCreateBlurMat(blurMat, bType) == true)
{
blurMat = GetBlurMat(bType);
}
if (blurMat == null || blurMat.shader == null || blurMat.shader.isSupported == false)
{
return;
}
blurMat.SetFloat("_BlurOffset", offset);
float width = source.width;
float height = source.height;
int w = Mathf.FloorToInt(width);
int h = Mathf.FloorToInt(height);
RenderTexture rt1 = RenderTexture.GetTemporary(w, h);
RenderTexture rt2 = RenderTexture.GetTemporary(w, h);
Graphics.Blit(source, rt1);
//降采样
for (int i = 0; i < blurTime; i++)
{
ReleaseRT(rt2);
width = width / 2;
height = height / 2;
w = Mathf.FloorToInt(width);
h = Mathf.FloorToInt(height);
rt2 = RenderTexture.GetTemporary(w, h);
Graphics.Blit(rt1, rt2, blurMat, 0);
width = width / 2;
height = height / 2;
w = Mathf.FloorToInt(width);
h = Mathf.FloorToInt(height);
ReleaseRT(rt1);
rt1 = RenderTexture.GetTemporary(w, h);
Graphics.Blit(rt2, rt1, blurMat, 1);
}
//升采样
for (int i = 0; i < blurTime; i++)
{
ReleaseRT(rt2);
width = width * 2;
height = height * 2;
w = Mathf.FloorToInt(width);
h = Mathf.FloorToInt(height);
rt2 = RenderTexture.GetTemporary(w, h);
Graphics.Blit(rt1, rt2, blurMat, 0);
width = width * 2;
height = height * 2;
w = Mathf.FloorToInt(width);
h = Mathf.FloorToInt(height);
ReleaseRT(rt1);
rt1 = RenderTexture.GetTemporary(w, h);
Graphics.Blit(rt2, rt1, blurMat, 1);
}
Graphics.Blit(rt1, destination);
ReleaseRT(rt1);
rt1 = null;
ReleaseRT(rt2);
rt2 = null;
return;
}
private void OnRenderImage(RenderTexture source, RenderTexture destination)
{
if (isBlur == true)
{
if (blurSize > 0)
{
BlurFun(source, source, blurSize, blurType, blurOffset);
}
Graphics.Blit(source, destination);
}
else
{
Graphics.Blit(source, destination);
}
}
}
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