UE4自定义shader实现高斯模糊效果

项目是根据网上的教程来实现的（资源也是网上的），最终示例效果如下图

这是网上教程的链接：https://www.raywenderlich.com/57-unreal-engine-4-custom-shaders-tutorial

教程使用的是后处理技术（Post Process），引用了 PPI_Blur 这个材质实例（Material Instance）

材质实例可以修改 PP_GaussianBlur 暴露的参数Radius（模糊半径），保存后便浏览（Browse）不同的模糊效果。

按照教程步骤操作，遇到二个问题：

（1）#include "/Project/Gaussian.usf" 报错

（2）SceneTextureIndex要选择”Post Process Input 0”（后期处理输入0，对应索引值14），教程截图给的是 WorldNormal（场景法线）

先看如何解决无法使用 #include ‘xx.usf’这个问题

（1）先将蓝图工程转为 C++ 工程，选中工程文件右击“生成 Visual Studio 工程文件”

（2）在当前项目的根目录创建 Shader 文件夹，里面编写自定义的 shader 文件（文件以.usf或.ush为后缀）

（3）打开<ProjectName>.build.cs文件，为工程添加“RenderCore”组件

（4）为工程定义一个自定义的主模块（ProjectName.h）

// Fill out your copyright notice in the Description page of Project Settings.

#pragma once

#include "CoreMinimal.h"
#include "Modules/ModuleManager.h"

class FCustomShadersModule : public IModuleInterface
{

public:
    virtual void StartupModule() override;
    virtual void ShutdownModule() override;
};

模块名称为 F<ProjectName>Module，需要覆写二个方法：StartupModule、ShutdownModule

在对应的 cpp 文件中，映射“/Project”路径

// Fill out your copyright notice in the Description page of Project Settings.

#include "CustomShaders.h"
#include "Modules/ModuleManager.h"
#include "Logging/LogMacros.h"
#include "Misc/Paths.h"

void FCustomShadersModule::StartupModule()
{
#if (ENGINE_MINOR_VERSION >= 21)    
    FString ShaderDirectory = FPaths::Combine(FPaths::ProjectDir(), TEXT("Shaders"));
    AddShaderSourceDirectoryMapping("/Project", ShaderDirectory);
#endif
}

void FCustomShadersModule::ShutdownModule()
{

}

IMPLEMENT_PRIMARY_GAME_MODULE(FCustomShadersModule, CustomShaders, "CustomShaders");

到这里便解决了 #include "/Project/Gaussian.usf" 报错的问题。

PP_GaussianBlur 关键的实现部分，我用红色线框圈了起来。

SceneTextureIndex要选择”Post Process Input 0”（后期处理输入0，对应索引值14），而不是 WorldNormal。

因为上面我们定义了 Global 函数（全局函数），所以具体实现的 shader 里，结合网上的其它示例，用了二种方法（等价的）：一种是调用全局函数，另一种是直接调用当前 shader 内的函数。

// return SceneTextureLookup(GetDefaultSceneTextureUV(Parameters, 2), 2, false);

struct FunctionStruct
{
    //计算一维高斯模糊
    float Cal_1DGaussian(float x)
    {
        return exp(-0.5f * pow(3.141 * x, 2));
    }
};

FunctionStruct FS;


//需要获得的场景贴图index
static const int SceneTextureID = 14;

//纹素大小，比如一张512 X 512大小的纹理，那么纹素大小为（1/512）
//用于UV的偏移
float2 TexelSize = View.ViewSizeAndInvSize.zw;

//获取当前像素的UV
float2 UV = GetDefaultSceneTextureUV(Parameters, SceneTextureID);

//用于存储累积的颜色
float3 PixelSum = float3(0, 0, 0);

//累积权重值
float WeightSum = 0;


//水平与垂直模糊
for (int x = -BlurRadius; x <= BlurRadius; x++) 
{
    for (int y = -BlurRadius; y <= BlurRadius; y++) 
    {
        //计算偏移的UV
        float2 offsetUV = UV + float2(x, y) * TexelSize;

        //采样偏移后的贴图颜色
        float3 PixelColor = SceneTextureLookup(offsetUV, SceneTextureID, false).rgb;

        //计算采样像素的权重，/Raduis的原因是为了限制输入范围为-1到1
        // float weight = FS.Cal_1DGaussian(x / BlurRadius) * FS.Cal_1DGaussian(y / BlurRadius);
        float weight = Calculate1DGaussian(x / BlurRadius) * Calculate1DGaussian(y / BlurRadius);        

        //累加颜色
        PixelSum += PixelColor * weight;

        //累加权重值
        WeightSum += weight;
    }
}

//返回加权平均值
return PixelSum / WeightSum;

上面的代码注释，参考：http://opda.tech/2021/01/03/UE4高斯模糊后处理/

参考链接：

- UE4 Doc ：Post Process Materials

- Virtual Shader Source Path - Link custom Shaders - Shadertoy Demo download

- UE4 – Loading shaders from within the project folder