【Unity Shader入門練習】調整屏幕的亮度、飽和度和對比度

• 0x00 序言
  本文是《Unity Shader入門精要》讀書筆記，最近接觸到項目中用到了模糊處理，經過查閱資料，發覺模糊處理是屏幕後處理技術中的一種，就從屏幕後處理技術開始學習。[使用的Unity版本：5.6.1f1]

• 0x01效果圖
  

• 0x02 屏幕後處理的定義
  屏幕後處理，通常指的是在渲染完整個場景得到屏幕圖像後，再對這個圖像一系列操作，實現各種屏幕特效。
  想要實現屏幕後處理的基礎在於得到渲染後的屏幕圖像，即抓取屏幕，而Unity爲我們提供了這樣一個方便的接口——OnRenderImage函數：

MonoBehaviour.OnRenderImage(RenderTexture src, RenderTexture dest)

• 0x03 後處理過程
  1.需要在攝像機中添加一個用於屏幕後處理的腳本。在這個腳本中，我們會實現OnRenderImage函數來獲取當前屏幕的渲染紋理；
  2.調用Graphics.Blit函數使用特定的Unity Shader來對當前圖像進行處理；
  3.把返回的渲染紋理顯示到屏幕上。

• 0x04 後處理腳本代碼

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

[ExecuteInEditMode]                         //編輯器狀態下可以直接看到運行結果
[RequireComponent (typeof(Camera))]

public class BrightnessSaturationAndContrast : MonoBehaviour {

    protected void CheckResources()
    {
        bool isSupported = CheckSupport();

        if (isSupported == false)
        {
            NotSupported();
        }
    }

    protected bool CheckSupport()
    {
        if (SystemInfo.supportsImageEffects == false)
        {
            Debug.LogWarning("This platform does not support image effects or render textures.");
            return false;
        }
        return true;
    }

    protected void NotSupported()
    {
        enabled = false;
    }

    void Start () {
        CheckResources();
    }

    //第一個參數指定了特效需要使用的Shader,第二個參數則是用於後期處理的材質。
    protected Material CheckShaderAndCreateMaterial(Shader shader, Material material)
    {
        if(shader == null)
        {
            return null;
        }

        if (shader.isSupported && material && material.shader == shader)
        {
            return material;
        }

        if (!shader.isSupported)
        {
            return null;
        }
        else
        {
            material = new Material(shader);
            material.hideFlags = HideFlags.DontSave;
            if (material)
                return material;
            else
                return null;
        }
    }

    public Shader briSatConShader;
    private Material briSatConMaterial;
    public Material material
    {
        get
        {
            briSatConMaterial = CheckShaderAndCreateMaterial(briSatConShader, briSatConMaterial);
            return briSatConMaterial;
        }
    }

    [Range(0.0f, 3.0f)]
    public float brightness = 1.0f;

    [Range(0.0f, 3.0f)]
    public float saturation = 1.0f;

    [Range(0.0f, 3.0f)]
    public float contrast = 1.0f;

    void OnRenderImage(RenderTexture src, RenderTexture dest)
    {
        if (material != null)
        {
            material.SetFloat("_Brightness", brightness);
            material.SetFloat("_Saturation", saturation);
            material.SetFloat("_Contrast", contrast);

            Graphics.Blit(src, dest, material);
        }
        else
        {
            Graphics.Blit(src, dest);
        }
    }
}

• 0x05 Shader代碼

// Upgrade NOTE: replaced 'mul(UNITY_MATRIX_MVP,*)' with 'UnityObjectToClipPos(*)'

Shader "Brightness Saturation And Contrast"{
    //聲明本例使用的各個屬性
    Properties{
        _MainTex("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
        _Brightness("Brightness", Float) = 1
        _Saturation("Saturation", Float) = 1
        _Contrast("Contrast", Float) = 1
    }

    //定義用於屏幕後處理的pass
    SubShader{
        Pass{
            //關閉深度寫入
            //爲了防止它“擋住”在其後面被渲染的物體。
            ZTest Always Cull Off ZWrite Off

            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #include "UnityCG.cginc"

            //在CG代碼塊中聲明對應的變量
            sampler2D _MainTex;
            half _Brightness;
            half _Saturation;
            half _Contrast;

            //定義頂點着色器
            struct v2f{
                float4 pos : SV_POSITION;
                half2 uv: TEXCOORD0;
            };

            v2f vert(appdata_img v){
                v2f o;
                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.uv = v.texcoord;
                return o;
            }
            //定義片元着色器
            fixed4 frag(v2f i) : SV_Target{
                fixed4 renderTex = tex2D(_MainTex, i.uv);
                //Apply brightness
                fixed3 finalColor = renderTex.rgb * _Brightness;

                //Apply saturation
                //['luːmɪn(ə)ns]亮度
                fixed luminance = 0.2125 * renderTex.r + 0.7154 * renderTex.g + 0.0721 * renderTex.b;
                fixed3 luminanceColor = fixed3(luminance, luminance, luminance);
                finalColor = lerp(luminanceColor, finalColor, _Saturation);

                //Apply contrast
                fixed3 avgColor = fixed3(0.5, 0.5, 0.5);
                finalColor = lerp(avgColor, finalColor, _Contrast);

                return fixed4(finalColor, renderTex.a);
            }

            ENDCG
        }
    }

    Fallback Off
}