Unity Shader 後處理簡單均值模糊

今天來學習一下後處理中比較常用的一種效果，螢幕模糊效果。模糊效果，在影象處理中經常用到，photoshop中也有類似的濾鏡。我們在遊戲中也會經常用到。因為螢幕模糊效果是一些高階後處理效果的基礎，比如景深等效果都需要用螢幕模糊效果來實現，所以我們首先看一下螢幕模糊效果，然後通過螢幕模糊，進一步學習景深效果與運動模糊效果的實現。

所謂模糊，也就是不清楚，清晰的，各個畫素之間會有明顯的過渡，而如果各個畫素之間的差距不是很大，那麼影象就會模糊了，極端一點的情況，當一張所有的畫素之間顏色都差不多時，那麼這張也就是乙個純色的了。模糊操作就是讓畫素間的顏色差距變小，比如a點是紅色，a點周圍的點是綠色，模糊就像用一把刷子，將a點和周圍的點的顏色混合起來，變成最終的顏色。而怎樣混合，按照不同的權值進行混合，就可以達到不同的效果了。比如均值模糊，以及著名的高斯模糊。

影響模糊程度的重要因素是模糊半徑，

模糊半徑越大，模糊程度越大，模糊半徑越小，模糊程度越小。那麼，模糊半徑是什麼？所謂模糊半徑，也就是我們取樣的乙個範圍，比如我們模糊的半徑很小，只是把畫素和它周圍的一圈定點混合，那麼模糊的程度就很小，而如果我們加大模糊半徑，極端情況是每個頂點都取了周圍所有點，也就是整張圖的畫素平均值，那麼這張圖的顏色就會偏向一種顏色。

最簡單的，我們看一下簡單的模糊，直接用周圍畫素求和平均，我們混合的最終影象，在某一點的權重僅僅跟模糊半徑有關。換句話說，比如模糊半徑為1，那麼，我們取乙個畫素點，以及他周圍的一圈畫素點，一共九個點，直接取平均，那麼每個點的權重設定為1/9。這也就是所謂的均值模糊。我們看一下均值模糊的例子。

shader部分：

shader "custom/******blureffect"   
} //通過cginclude我們可以預定義一些下面在pass中用到的struct以及函式， 
//這樣在pass中只需要設定渲染狀態以及呼叫函式,shader更加簡潔明瞭 
cginclude 
//cg檔案，包含了unity內建的一些cg函式 
#include "unitycg.cginc" 
//blur結構體，從blur的vert函式傳遞到frag函式的引數 
struct v2f_blur 
; //用到的變數 
sampler2d _maintex; 
//xx_texelsize，xx紋理的畫素相關大小width，height對應紋理的解析度，x = 1/width, y = 1/height, z = width, w = height 
float4 _maintex_texelsize; 
//模糊半徑 
float _blurradius; 
//vertex shader 
//fragment shader 
fixed4 frag_blur(v2f_blur i) : sv_target 
endcg 
//子著色器 
subshader 
//直接呼叫vert_blur和frag_blur 
cgprogram 
#pragma vertex vert_blur 
#pragma fragment frag_blur 
endcg 
} } 
}

c#指令碼部分：

using unityengine;  
using system.collections; 
//編輯狀態下也執行 
[executeineditmode] 
//繼承自posteffectbase 
public class ******blureffect : posteffectbase 
} }

unity shader-後處理：簡單的顏色調整（亮度，飽和度，對比度）中有該類的完整實現，此處不予貼出**。

效果如下圖所示：

原圖效果

從上面的模糊效果我們看到，模糊半徑越大，模糊的效果越明顯。但是！這種效果看起來一點都不舒服，有種近視的趕腳，完全不是平滑的模糊效果，就更不要說進一步的毛玻璃之類的全模糊效果了。

既然，一次模糊我們感覺效果不是很盡人意，那麼，我們可以嘗試迭代模糊，也就是用上一次模糊的輸出作為下一次模糊的輸入，迭代之後的模糊效果更加明顯。先看一下**，這次，我們的shader**和上面的一樣，沒有變動，僅僅是修改了指令碼，增加了降解析度和迭代的兩個操作。

using unityengine;  
using system.collections; 
//編輯狀態下也執行 
[executeineditmode] 
//繼承自posteffectbase 
public class ******blureffect : posteffectbase 
//將結果拷貝到目標rt 
graphics.blit(rt1, destination); 
//釋放申請的兩塊renderbuffer內容 
rendertexture.releasetemporary(rt1); 
rendertexture.releasetemporary(rt2); 
} } 
}

結果如下：

我們看到，通過迭代以及降低解析度，我們的模糊效果更加明顯了，當迭代次數較大時，會有一種毛玻璃的效果。這裡，雖然迭代次數增加了，會耗費更多的效能，但是相應地，我們也降低了解析度，也減少了取樣等計算操作的消耗。

這裡，我們通過多次處理，包括降解析度以及迭代，完成了模糊操作，這裡我們需要臨時儲存上一次處理過的中間輸出，所以就需要用渲染中常用的乙個概念rendertexture。

關於rendertexture,簡要介紹一下，我們在渲染場景時，一般都是直接輸出到幀快取，然後輸出到螢幕上，然而有的時候，我們並不想直接輸出結果，而是需要對這個渲染的結果進行處理，所以，我們就將渲染的結果輸出到了一張紋理上，也就是rendertexture，這也是所有後處理的基礎。unity的rendertexture還是很好用的，我們不僅僅可以在後處理時使用，還可以通過把攝像機的輸出設定到某個rt上，然後用這張rt作為一些類似鏡子的物體上，就可以實現鏡面效果或者螢幕效果。

不過 rendertexture還是很耗費資源的，一張大的rendertexture是螢幕解析度大小的一張，而且是完全不能夠壓縮的，所以當後處理中rendertexture用得多時，記憶體消耗很大，在手機，尤其是大屏手機，記憶體比較小的情況下，

後處理疊加時很可能會由於記憶體耗盡而崩潰。所以，我們在使用rendertexture時需要慎重考慮。如果效果可以接受，我們就可以考慮降低rendertexture的解析度，這樣，輸出的畫面效果可能會打一些折扣，但是效能會有很大的提高。而我們的模糊效果，本身降低解析度就會導致畫面比較模糊，所以在這裡，我們完全可以放心大膽地降低rt的解析度，既可以提公升效果，又可以大大地減少開銷。

這裡還有一點，由於onrenderimage函式每幀在渲染之前都會呼叫，之前曾經擔心會不會每一幀在這裡申請rt，然後釋放，會不會有很高的gc？經過查詢了一些資料，發現unity這裡是進行過處理的，rendertexture是之前申請好的一塊記憶體區域，我們可以直接使用，而不需要考慮gc的問題，正如這兩個函式的名字一樣，rendertexture.gettemporary和rendertexture.releasetemporary一樣。並且，本人親測，使用profile掛了一下這個指令碼，發現的確沒有gc：

Unity Shader 後處理簡單均值模糊

螢幕後處理

DEM軌跡後處理

純後處理的volumetric light

Unity Shader 後處理 簡單均值模糊

螢幕後處理

DEM軌跡後處理

純後處理的volumetric light

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