Unity Shader 屏幕后效果——颜色校正

屏幕后效果指的是，当前整个场景图已经渲染完成输出到屏幕后，再对输出的屏幕图像进行的操作。

在Unity中，一般过程通常是：

1.建立用于处理效果的shader和临时材质，给shader脚本传递需要控制的参数和变量

2.利用OnRenderImage函数抓取当前屏幕渲染纹理

OnRenderImage(RenderTexture source, RenderTexture destination){  }

第一个参数为处理前纹理，第二个为最终显示纹理

3.在OnRenderImage函数中调用Graphics.Blit方法对抓取的纹理进行具体的后期操作

Graphics.Blit(source, destination, material,-1);

material为需要处理的材质，-1为参数pass的默认值，表示对shader中所有的pass依次调用，这里也可以省略

为此，首先可以提前建立一个基类ScreenEffectBase，主要用于检查Shader并创建临时材质：

脚本如下：

using UnityEngine;

[ExecuteInEditMode]
//屏幕后处理效果主要是针对摄像机进行操作，需要绑定摄像机
[RequireComponent(typeof(Camera))]
public class ScreenEffectBase : MonoBehaviour
{
    public Shader shader;
    private Material material;
    protected Material Material
    {
        get
        {
            material = CheckShaderAndCreatMat(shader, material);
            return material;
        }
    }

    //用于检查并创建临时材质
    private Material CheckShaderAndCreatMat(Shader shader, Material material)
    {
        Material nullMat = null;
        if (shader != null)
        {
            if (shader.isSupported)
            {
                if (material && material.shader == shader){ }
                else
                {
                    material = new Material(shader){ hideFlags = HideFlags.DontSave };
                }
                return material;
            }
        }
        return nullMat;
    }
}

之后创建的屏幕后处理效果的控制脚本都可以继承自该基类，例如我们创建关于基本颜色校正的控制脚本：

using UnityEngine;

public class ColorCorrectionCtrl : ScreenEffectBase
{
    private const string _Brightness = "_Brightness";
    private const string _Saturation = "_Saturation";
    private const string _Contrast = "_Contrast";

    [Range(0, 3)]
    public float brightness = 1.0f;
    [Range(0, 3)]
    public float saturation = 1.0f;
    [Range(0, 3)]
    public float contrast = 1.0f;

    private void OnRenderImage(RenderTexture source, RenderTexture destination)
    {
        if (Material!=null)
        {
            Material.SetFloat(_Brightness, brightness);
            Material.SetFloat(_Saturation, saturation);
            Material.SetFloat(_Contrast, contrast);

            Graphics.Blit(source, destination, Material);
        }
        else
            Graphics.Blit(source, destination);
    }
}

其中，brightness，saturation，contrast分别为调整参数——亮度，饱和度和对比度，_Brightness，_Saturation，_Contrast为之后对应的shader中需要相应定义的属性参数。

这里利用构建的材质Material对shader的属性赋值并调用Graphics.Blit进行屏幕后效果的处理。

具体实现颜色校正的shader如下：

Shader "MyUnlit/ColorCorrection"
{
    Properties
    {
        //这里的参数主要用于展示在材质面板中进行调节，但因为这次是临时创建的材质，参数都已经放在了C#脚本中调整，因此相对应的参数都可以省略
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }

        Pass
        {
            //OnRenderImage的调用可能会发生在渲染透明物体之前，为了不影响之后透明物体的渲染，需要：开启深度测试+双面渲染+关闭深度写入
            ZTest always
            Cull off
            ZWrite off

            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #pragma multi_compile_fog

            #include "UnityCG.cginc"

            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };

            struct v2f
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                UNITY_FOG_COORDS(1)
                float4 vertex : SV_POSITION;
            };

            sampler2D _MainTex;
            half _Brightness;
            half _Saturation;
            half _Contrast;

            v2f vert (appdata v)
            {
                v2f o;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                //因为是临时创建的材质，这里不需要对纹理进行任何变换操作（无可操作的材质面板），直接传递即可，_MainTex_ST也不需要定义
                o.uv = v.uv;
                UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.vertex);
                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
                fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);

                //亮度计算直接叠加
                fixed3 color = col.rgb*_Brightness;

                //饱和度和灰度有关，先计算最低灰度系数下的图像，随后对原始的图像进行插值操作
                fixed3 gray = fixed3(0.2125, 0.7154, 0.0721);
                //点积得到最低灰度值，构成最低灰度图像
                fixed minGray = dot(gray, col.rgb);
                fixed3 grayColor = fixed3(minGray, minGray, minGray);
                //对灰度图像和原始图像插值操作以得到最终系数的显示图像
                color = lerp(grayColor, color, _Saturation);

                //对比度效果类似，先计算最低对比度图像，即(0.5,0.5,0.5)，随后插值操作
                fixed3 minContrast = fixed3(0.5, 0.5, 0.5);
                color = lerp(minContrast, color, _Contrast);

                //得到所有处理完成后的图像颜色，但alpha保持不变
                fixed4 finColor = fixed4(color, col.a);

                UNITY_APPLY_FOG(i.fogCoord, finColor);
                return finColor;
            }
            ENDCG
        }
    }
    //关闭回调
    fallback off
}

效果如下（随便调的不用在意~）：