【Unity3D】调整屏幕亮度、饱和度、对比度

1 屏幕后处理流程

        调整屏幕亮度、饱和度、对比度,需要使用到屏幕后处理技术。因此,本文将先介绍屏幕后处理流程,再介绍调整屏幕亮度、饱和度、对比度的实现。

        本文完整资源见→Unity3D调整屏幕亮度、饱和度、对比度

        屏幕后处理即:渲染完所有对象后,得到一张屏幕图像,对该屏幕图像进一步处理的过程称为屏幕后处理。屏幕后处理一般在 MonoBehaviour 生命周期 的 OnRenderImage 方法中进行,如下,src 是渲染完所有对象后的屏幕图像,dest 是经屏幕后处理得到的目标图像。如果用户想在不透明的 Pass 执行完毕后立即调用 OnRenderImage 方法,可以在 OnRenderImage 方法前面加上 [ImageEffectOpaque] 标签。

// [ImageEffectOpaque] // 在不透明的Pass执行完毕后立即调用OnRenderImage方法
void OnRenderImage(RenderTexture src, RenderTexture dest)

         在 OnRenderImage 方法里,通常使用 Graphics.Blit 方法完成对纹理的处理,如下是常用的 Bilt 方法,source 是源纹理,dest 是目标纹理,mat 是进行屏幕后处理的材质,用户可以在该材质绑定的 Shader 中实现屏幕后处理特效。注意,屏幕后处理的 Shader 中必须包含名为 "_MainTex" 的纹理属性,用户在调用 Graphics.Blit 方法时会自动将 source 赋值给 Shader 中的 _MainTex 属性。

public static void Blit(Texture source, RenderTexture dest)
public static void Blit(Texture source, RenderTexture dest, Material mat, [Internal.DefaultValue("-1")] int pass)
public static void Blit(Texture source, Material mat, [Internal.DefaultValue("-1")] int pass)

        另外,用户通过 CommandBuffer.DrawRenderer 和 Graphics.ExecuteCommandBuffer 也可以实现 Graphics.Blit 效果,详见案例:选中物体描边特效,主要流程如下:

CommandBuffer commandBuffer = new CommandBuffer();
RenderTexture tempTex = RenderTexture.GetTemporary(Screen.width, Screen.height, 0);
commandBuffer.SetRenderTarget(tempTex);
commandBuffer.ClearRenderTarget(true, true, Color.clear); // 设置模板清屏颜色为(0,0,0,0)
commandBuffer.DrawRenderer(renderer, effectMaterial); // renderer是物体的Render组件, effectMaterial是特效材质
Graphics.ExecuteCommandBuffer(commandBuffer);
// use tempTex
RenderTexture.ReleaseTemporary(tempTex); // 使用完tempTex后, 需要释放掉

        在 Shader 中,用户也可以通过 GrabPass 抓取屏幕图像,详见案例:反射和折射

2 亮度、饱和度、对比度

        1)亮度

        亮度表示颜色的明暗程度,亮度越高,颜色越亮,灰度值也越高。

        2)饱和度

        饱和度指色彩的鲜艳程度,也称色彩的纯度。饱和度取决于该色中含色成分和消色成分(灰色)的比例。含色成分越大,饱和度越大;消色成分越大,饱和度越小。纯的颜色都是高度饱和的,如鲜红,鲜绿。混杂上白色,灰色或其他色调的颜色,是不饱和的颜色,如绛紫,粉红,黄褐等。完全不饱和的颜色根本没有色调,如黑白之间的各种灰色。

        3)对比度

        对比度指一幅图像灰度反差的大小,即最大亮度与最小亮度之比。对比度越大,不同颜色之间的反差越大,黑白分明,对比度过大,图像会显得刺眼;对比度越小,不同颜色之间的反差越小,对比度过小,画面会显得灰蒙蒙。

3 代码实现

        BrigSatuCont.cs

using UnityEngine;

[ExecuteInEditMode] // 编辑态可以查看脚本运行效果
[RequireComponent(typeof(Camera))] // 需要相机组件
public class BrigSatuCont : MonoBehaviour {
	[Range(0.1f, 3.0f)]
	public float brightness = 1.0f; // 亮度
	[Range(0.1f, 3.0f)]
	public float saturation = 1.0f; // 饱和度
	[Range(0.1f, 3.0f)]
	public float contrast = 1.0f; // 对比度
	private Material material; // 材质

    private void Start() {
		material = new Material(Shader.Find("MyShader/BrightnessSaturationContrast"));
		material.hideFlags = HideFlags.DontSave;
	}

	//[ImageEffectOpaque] // 在不透明的Pass执行完毕后立即调用OnRenderImage方法
	void OnRenderImage(RenderTexture src, RenderTexture dest) {
		if (material != null) {
			material.SetFloat("_Brightness", brightness); // 设置亮度
			material.SetFloat("_Saturation", saturation); // 设置饱和度
			material.SetFloat("_Contrast", contrast); // 设置对比度
			Graphics.Blit(src, dest, material);
		} else {
			Graphics.Blit(src, dest);
		}
	}
}

        BrigSatuCont.Shader

Shader "MyShader/BrightnessSaturationContrast" { // 调整亮度、饱和度、对比度
	Properties {
		_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {} // 主纹理
		_Brightness ("Brightness", Float) = 1 // 亮度
		_Saturation("Saturation", Float) = 1 // 饱和度
		_Contrast("Contrast", Float) = 1 // 对比度
	}

	SubShader {
		Pass {
			// 深度测试始终通关, 关闭深度写入
			ZTest Always ZWrite Off
			
			CGPROGRAM 
			#pragma vertex vert_img // 使用内置的vert_img顶点着色器
			#pragma fragment frag 
			#include "UnityCG.cginc"

			sampler2D _MainTex; // 主纹理
			half _Brightness; // 亮度
			half _Saturation; // 饱和度
			half _Contrast; // 对比度
		
			fixed4 frag(v2f_img i) : SV_Target { // v2f_img为内置结构图, 里面只包含pos和uv
				fixed4 tex = tex2D(_MainTex, i.uv); // 纹理采样
				fixed3 finalColor = tex.rgb * _Brightness; // 应用亮度_Brightness
				fixed luminance = 0.2125 * tex.r + 0.7154 * tex.g + 0.0721 * tex.b; // 计算亮度
				fixed3 luminanceColor = fixed3(luminance, luminance, luminance); // 饱和度为0、亮度为luminance的颜色
				finalColor = lerp(luminanceColor, finalColor, _Saturation); // 应用饱和度_Saturation
				fixed3 avgColor = fixed3(0.5, 0.5, 0.5); // 饱和度为0、亮度为0.5的颜色
				finalColor = lerp(avgColor, finalColor, _Contrast); // 应用对比度_Contrast
				return fixed4(finalColor, tex.a);  
			}  

			ENDCG
		}
	}

	Fallback Off
}

        说明: vert_img 是 Unity 内置的顶点着色器,v2f_img 是 Unity 内置的结构体变量,vert_img 和 v2f_img 的实现见→Shader常量、变量、结构体、函数

        运行效果:

        1)调整亮度

        2)调整饱和度

        3)调整对比度

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