本系列主要参考《Unity Shaders and Effects Cookbook》一书（感谢原书作者），同时会加上一点个人理解或拓展。
这里是本书所有的插图。这里是本书所需的代码和资源（当然你也可以从官网下载）。
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写在前面
最近由于成为研一新生，被入学的各种事情耽误，好久没有更新博客，好惭愧。。。刚收拾好我就来更新博客啦~快表扬我一下。。。前几天有好心人给我提建议说代码和解释分开容易导致学习不连贯，其实我也有这个感觉。我我为什么不写到注释里呢？一个是因为解释的内容比较多，注释里面说不太清楚；更重要的原因是，我的Mono不支持中文输入。。。只能复制粘贴！如果有人知道Mac的Mono里面怎么输入中文可以告诉我。。。为了让学习过程更连贯，以后的“解释”部分大部分都会移到“实现”中每一步的解释里面！
这节是一个新的章节，倒数第二章喽~Render Texture是一个非常好用的东西，通过本章我们就来学习如何用它来实现一些画面特效，像老电影效果、雪花效果等等。
先来介绍一下本章。学习编写Shader一个很有用的地方就是可以创建各种自定义的画面特效，也被称为后期特效（post effects）。使用这些画面特效，我们可以创建很多美妙的实时图像，例如高光（Bloom），运动模糊（Motion Blur），HDR特效（HDR effects）等等。大多数市面上的现代游戏使用了很多这样的画面特效，以此来得到景深效果，高光效果，甚至是进行颜色矫正。
通过本章，我们将学习如何建立一个脚本系统，来控制创建这些画面特效。我们会学习什么是render texture，什么是深度缓冲，以及怎样像Photoshop那样创建画面特效。通过这些内容，你不仅可以进一步加深Shader知识，还可以自己动脑在Unity中创建很棒的实时渲染。
那么怎样创建画面特效呢？
一般，我们会抓取一个完整的画面图像（或纹理），使用Shader在GPU上处理它的像素后，再返回给Unity的渲染器渲染到屏幕上，也就是一个后期处理的过程。这允许我们可以对渲染后的游戏图像进行实时地逐像素操作，从而给了我们一个全局的控制能力。
我们想象一个场景。我们需要调整游戏最后的画面对比度。如果我们去调整每个材质，虽然的确可能做到，但这会非常麻烦。而通过利用画面特效，我们就可以整体调整画面最后的效果。
为了让我们的画面特效系统能够建立并正常运行，我们需要创建一个单独的脚本来作为游戏当前已渲染的图像（也就是Unity的render texture）的通信员。这个脚本会把当前的render texture传递给Shader。
我们第一个画面特效是一个非常简单的灰度效果。那，开始吧！
准备工作
- 创建一个新的场景，创建一个平行光。
- 创建一个新的C#脚本，命名为TestRenderImage.cs。
- 创建一个新的Shader和Material，命名为ImageEffect。
- 创建一个球体，并把新材质赋给它。这个新的材质可以使用任何Shader，这里我们使用一个简单的红色高光反射材质，Specular Material。
实现
我们总共需要一个脚本和一个Shader。
脚本：负责在编辑中实时更新图像，同时也负责从主摄像机抓取render texture，然后把该texture传递给Shader。
Shader：一旦render texture到达Shader后，我们就在这里面进行逐像素操作。
首先，我们来实现C#脚本。
- 为了让我们在Unity非运行时刻，也可以实时编辑和查看画面效果，我们需要在TestRenderImage类的上面声明下面的语句：
[ExecuteInEditMode] public class TestRenderImage : MonoBehaviour {
解释：ExecuteInEditMode的文档在这里。通常，一个脚本仅会在play模式下运行。而添加了这个声明后，我们的脚本就可以进行一些回调函数，即使Unity并不是在play模式下。而我们常见的一些回调函数的回调方式也有所不同：
Update：在scene发生变化时被调用
OnGUI：在Game视图接受到Event时被调用
OnRenderImage：在Scene视图或Game视图重绘时被调用 - 打开TestRenderImage.cs脚本。首先我们添加一些新的变量：
public class TestRenderImage : MonoBehaviour { #region Variables public Shader curShader; public float grayScaleAmount = 1.0f; private Material curMaterial; #endregion
解释：这里面的#region没有实际作用，仅仅是方面coder阅读源码~ - 因为我们的画面特效要使用Shader来执行对画面图像的像素操作，所以我们需要创建一个材质来运行Shader。如果没有材质，我们就不可以访问Shader的属性。因此，我们在C#中创建一个属性来检查是否有这样一个材质，如果没有就创建一个。
#region Properties public Material material { get { if (curMaterial == null) { curMaterial = new Material(curShader); curMaterial.hideFlags = HideFlags.HideAndDontSave; } return curMaterial; } } #endregion - 现在，我们需要建立一些检查，来看看当前的游戏平台是否支持画面特效。如果不支持，我们在脚本的一开始就disable它：
// Use this for initialization void Start () { if (SystemInfo.supportsImageEffects == false) { enabled = false; return; } if (curShader != null && curShader.isSupported == false) { enabled = false; } } - 为了真正从Unity渲染器中抓取被渲染过的图像，我们需要使用Unity内置的OnRenderImage函数。下面的代码允许我们访问当前被渲染的图像：
void OnRenderImage (RenderTexture sourceTexture, RenderTexture destTexture){ if (curShader != null) { material.SetFloat("_LuminosityAmount", grayScaleAmount); Graphics.Blit(sourceTexture, destTexture, material); } else { Graphics.Blit(sourceTexture, destTexture); } }
解释：一旦通过上述的各种检查，我们就需要调用内置的OnRenderImage函数来实现画面特效。这个函数负责从Unity渲染器中抓取当前的render texture，然后使用Graphics.Blit()函数再传递给Shader（通过sourceTexture参数），然后再返回一个处理后的图像再次传递回给Unity渲染器（通过destTexture参数）。这两个行数互相搭配是处理画面特效的很常见的方法。你可以在下面的连接中找到这两个函数更详细的信息：
OnRenderImage：该摄像机上的任何脚本都可以收到这个回调（意味着你必须把它附到一个Camera上）。允许你修改最后的Render Texture。
Graphics.Blit：sourceTexture会成为material的_MainTex。 - 我们的画面效果需要一个名为的变量，它是用于控制最终屏幕效果的灰度值的。因此，我们需要保证这个值的范围在0到1，0表示没有任何灰度效果，1表示完全灰度化。我们在Update函数里执行这个操作：
// Update is called once per frame void Update () { grayScaleAmount = Mathf.Clamp(grayScaleAmount, 0.0f, 1.0f); } - 最后，由于我们在一开始创建了一个虚拟材质，我们需要在脚本被disable时，销毁该对象：
void OnDisable () { if (curMaterial != null) { DestroyImmediate(curMaterial); } }
using UnityEngine;
using System.Collections;
[ExecuteInEditMode]
public class TestRenderImage : MonoBehaviour {
#region Variables
public Shader curShader;
public float grayScaleAmount = 1.0f;
private Material curMaterial;
#endregion
#region Properties
public Material material {
get {
if (curMaterial == null) {
curMaterial = new Material(curShader);
curMaterial.hideFlags = HideFlags.HideAndDontSave;
}
return curMaterial;
}
}
#endregion
// Use this for initialization
void Start () {
if (SystemInfo.supportsImageEffects == false) {
enabled = false;
return;
}
if (curShader != null && curShader.isSupported == false) {
enabled = false;
}
}
void OnRenderImage (RenderTexture sourceTexture, RenderTexture destTexture){
if (curShader != null) {
material.SetFloat("_LuminosityAmount", grayScaleAmount);
Graphics.Blit(sourceTexture, destTexture, material);
} else {
Graphics.Blit(sourceTexture, destTexture);
}
}
// Update is called once per frame
void Update () {
grayScaleAmount = Mathf.Clamp(grayScaleAmount, 0.0f, 1.0f);
}
void OnDisable () {
if (curMaterial != null) {
DestroyImmediate(curMaterial);
}
}
}
- 首先还是需要一些新的属性：
Properties { _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {} _LuminosityAmount ("GrayScale Amount", Range(0.0, 1.0)) = 1.0 }
解释：之前提到，通过Graphics.Blit()函数，我们可以把抓取获得的Render Texture作为该材质的_MainTex属性传递给Shader。 - 这次的Shader需要利用纯正的Cg Shader代码，而不是Unity内置的Surface Shader。这会使得我们更加优化画面特效，因为我们仅仅需要去计算render texture的像素。因此，我们创建一个新的pass，并使用一些新的#pragma声明：
SubShader { Pass { CGPROGRAM #pragma vertex vert_img #pragma fragment frag #include "UnityCG.cginc"
解释：这涉及到了Vertex&Fragment Shader的知识。呜，后面补一篇入门级文章好了。这里简单解释一下。Vertex&Fragment Shader如它的名字一样，需要我们实现两个函数：vertex和fragment。vertex函数负责把模型顶点位置转换到摄像机的透视坐标系中，以及处理模型各顶点对应的纹理坐标等。fragment则负责输出最后屏幕每个像素的颜色值。这里，第一个#pragma指明我们使用名为vet_img的vertex函数，这个函数Unity为我们写好了，在UnityCG.cginc里，它就是完成了两个最简单的计算，计算顶点对应的透视坐标以及纹理坐标。第二个#pragma指明我们使用名为frag的fragment函数，这是在下面的步骤里实现的。 - 为了访问新的属性，我们需要在CGPROGRAM里创建对应的变量：
uniform sampler2D _MainTex; fixed _LuminosityAmount; - 最后，我们仅仅需要编写自己的像素函数，也就是这里的frag()函数。这是画面特效中真正改变画面像素值的地方。这个函数将会处理render texture的每个像素，然后向TestRenderImage.cs返回一个新的图像：
fixed4 frag(v2f_img i) : COLOR { //Get the colors from the RenderTexture and the uv's //from the v2f_img struct fixed4 renderTex = tex2D(_MainTex, i.uv); //Apply the Luminosity values to our render texture float luminosity = 0.299 * renderTex.r + 0.587 * renderTex.g + 0.114 * renderTex.b; fixed4 finalColor = lerp(renderTex, luminosity, _LuminosityAmount); return finalColor; }
Shader "Custom/ImageEffect" {
Properties {
_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
_LuminosityAmount ("GrayScale Amount", Range(0.0, 1.0)) = 1.0
}
SubShader {
Pass {
CGPROGRAM
#pragma vertex vert_img
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
uniform sampler2D _MainTex;
fixed _LuminosityAmount;
fixed4 frag(v2f_img i) : COLOR
{
//Get the colors from the RenderTexture and the uv's
//from the v2f_img struct
fixed4 renderTex = tex2D(_MainTex, i.uv);
//Apply the Luminosity values to our render texture
float luminosity = 0.299 * renderTex.r + 0.587 * renderTex.g + 0.114 * renderTex.b;
fixed4 finalColor = lerp(renderTex, luminosity, _LuminosityAmount);
return finalColor;
}
ENDCG
}
}
FallBack "Diffuse"
}
上面的过程展示了我们如何使用一种方便的方法检验画面特效Shader。下面，我们来更深入地了解这其中render texture到底发生了什么变化，以及从头到尾它们到底是怎么被处理的。
解释
画面特效是顺序处理的，这就像Photoshop中的layers。如果你有多个屏幕特效，你可以按顺序添加给该Camera，那么它们就会按照这个顺序被处理。
上述的过程是被简化过的，但通过这些我们可以看出画面特效的核心是如何工作的。最后，我们总结上述使用Render Texture实现画面特效的核心过程：
- 在脚本中检查当前平台对特效的支持；
- 通过OnRenderImage()函数抓取render texture，再通过Graphics.Blit()函数传递给虚拟材质中的Shader进行后处理；
- Shader的_MainTex即为接收到的render texture，在frag函数里对图像进行逐像素处理后再返回给OnRenderImage函数，得到最后的屏幕画面。