【OpenGL】Shader实例分析（九）- AngryBots中的主角受伤特效

时间：2014-11-07 06:21:16 阅读：337 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

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AngryBots是Unity官方的一个非常棒的例子，很有研究价值。以前研究的时候，由于其内容丰富，一时间不知道从哪入手写文章分析。这一段时间研究shader技术比较多一些，就从shader的这一方面开始吧。首先分析其中的一个屏幕特效：当主角受到攻击时会出现的全屏效果（postScreenEffect），效果如下：

bubuko.com,布布扣

其实这是一种的Bloom效果，相关文件有：MobileBloom.js 和 MobileBloom.shader；关于如何查看这两个文件，请参考下图：

bubuko.com,布布扣

相关代码如下：

MobileBloom.js相关代码：

function OnRenderImage (source : RenderTexture, destination : RenderTexture) {		
#if UNITY_EDITOR
	FindShaders ();
	CheckSupport ();
	CreateMaterials ();	
#endif

	agonyTint = Mathf.Clamp01 (agonyTint - Time.deltaTime * 2.75f);
		
	var tempRtLowA : RenderTexture = RenderTexture.GetTemporary (source.width / 4, source.height / 4, rtFormat);
	var tempRtLowB : RenderTexture = RenderTexture.GetTemporary (source.width / 4, source.height / 4, rtFormat);
	
	// prepare data
	
	apply.SetColor ("_ColorMix", colorMix);
	apply.SetVector ("_Parameter", Vector4 (colorMixBlend * 0.25f,  0.0f, 0.0f, 1.0f - intensity - agonyTint));	
	
	// downsample & blur
	
	Graphics.Blit (source, tempRtLowA, apply, agonyTint < 0.5f ? 1 : 5);
	Graphics.Blit (tempRtLowA, tempRtLowB, apply, 2);
	Graphics.Blit (tempRtLowB, tempRtLowA, apply, 3);
	
	// apply
	
	apply.SetTexture ("_Bloom", tempRtLowA);
	Graphics.Blit (source, destination, apply, QualityManager.quality > Quality.Medium ? 4 : 0);
	
	RenderTexture.ReleaseTemporary (tempRtLowA);
	RenderTexture.ReleaseTemporary (tempRtLowB);
}

知识点准备：

1）OnRenderImage函数

这是一个回调函数，是MonoBehaviour的生命周期的一部分，每一帧都会被调用；当这个函数被调用时，所有的3d渲染已经完成，用来处理3d渲染的结果。本文所描述的效果就是在这个函数中实现的。这个函数所在的脚本一般绑定在Camera上。此函数只有在Unity Pro版本中才能够使用。

2）Graphics.Blit函数

static void Blit(Texture source, RenderTexture dest);
static void Blit(Texture source, RenderTexture dest, Material mat, int pass = -1);
static void Blit(Texture source, Material mat, int pass = -1);

这个函数就想过滤器一样，source图片经过它的处理变成了dest图片，mat这个材质对象负责处理（更准确的说法：是通过绑定到该mat上的shader来实现的，这个shader可以有多个pass，可以通过pass参数指定特定的shader，-1表示执行这个shader上所有的pass）。

3）RenderTexture.GetTemporary函数和 RenderTexture.ReleaseTemporary函数

GetTemporary获取临时的RenderTexture（当前帧的渲染结果）。ReleaseTemporary用来释放指定的RenderTexture；

unity内部对RenderTextures做了池化操作，所以GetTemporary函数会很快地返回（很有可能就是获取了已有的RenderTexture）；当处理完之后，请使用ReleaseTemporary来释放对此RenderTexture的引用，以便复用RenderTexture，提高性能。

了解了三个知识点，上面的代码的功能也就非常清晰了：

a）获取两个渲染贴图tempRtLowA和tempRtLowB（长宽都是原图的1/4，用以加快渲染速度）
b）设置Mat中Shader的参数
c）通过Mat来处理贴图，最终渲染到destination贴图中，用来显示
d）释放临时的贴图。

这里先解释a和c；

【步骤a】，把贴图缩小的原来的1/16（长宽都缩小为原来的1/4)，是用来节约GPU内存，同时提高渲染速度；可以这样做的原因是，我们接下来对图片的处理都是要进行模糊的，对图像的要求不是很高。

【步骤c】（注：调用Blit函数来过滤贴图，其中最后一个数字参数是用来指代shader的pass的）

pass1 或者 pass5，提取颜色中最亮的部分；pass2 对高亮图片进行横向模糊；pass3 对高亮图片进行纵向模糊；pass0或pass4；把模糊的图片叠加到原图片上。

一个两点，经过很想模糊，然后经过纵向模糊的过程，如下图所示（也就是把一个点向周围扩散的算法）：

bubuko.com,布布扣

接下来具体解释Shader中处理贴图的算法。

MobileBloom.shader代码：

Shader "Hidden/MobileBloom" {
	Properties {
		_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
		_Bloom ("Bloom (RGB)", 2D) = "black" {}
	}
	
	CGINCLUDE

		#include "UnityCG.cginc"

		sampler2D _MainTex;
		sampler2D _Bloom;
		
		uniform fixed4 _ColorMix;	
		
		uniform half4 _MainTex_TexelSize;
		uniform fixed4 _Parameter;
		
		#define ONE_MINUS_INTENSITY _Parameter.w

		struct v2f_simple {
			half4 pos : SV_POSITION;
			half4 uv : TEXCOORD0;
		};
		
		struct v2f_withMaxCoords {
			half4 pos : SV_POSITION;
			half2 uv : TEXCOORD0;
			half2 uv2[4] : TEXCOORD1;
		};		

		struct v2f_withBlurCoords {
			half4 pos : SV_POSITION;
			half2 uv2[4] : TEXCOORD0;
		};	
		
		v2f_simple vertBloom (appdata_img v)
		{
			v2f_simple o;
			o.pos = mul (UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
        	o.uv = v.texcoord.xyxy;			
        	#if SHADER_API_D3D9
        		if (_MainTex_TexelSize.y < 0.0)
        			o.uv.w = 1.0 - o.uv.w;
        	#endif
			return o; 
		}

		v2f_withMaxCoords vertMax (appdata_img v)
		{
			v2f_withMaxCoords o;
			o.pos = mul (UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
        	o.uv = v.texcoord;
        	o.uv2[0] = v.texcoord + _MainTex_TexelSize.xy * half2(1.5,1.5);					
			o.uv2[1] = v.texcoord + _MainTex_TexelSize.xy * half2(-1.5,1.5);
			o.uv2[2] = v.texcoord + _MainTex_TexelSize.xy * half2(-1.5,-1.5);
			o.uv2[3] = v.texcoord + _MainTex_TexelSize.xy * half2(1.5,-1.5);
			return o; 
		}			

		v2f_withBlurCoords vertBlurVertical (appdata_img v)
		{
			v2f_withBlurCoords o;
			o.pos = mul (UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
        	o.uv2[0] = v.texcoord + _MainTex_TexelSize.xy * half2(0.0, -1.5);			
			o.uv2[1] = v.texcoord + _MainTex_TexelSize.xy * half2(0.0, -0.5);	
			o.uv2[2] = v.texcoord + _MainTex_TexelSize.xy * half2(0.0, 0.5);	
			o.uv2[3] = v.texcoord + _MainTex_TexelSize.xy * half2(0.0, 1.5);	
			return o; 
		}	

		v2f_withBlurCoords vertBlurHorizontal (appdata_img v)
		{
			v2f_withBlurCoords o;
			o.pos = mul (UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
        	o.uv2[0] = v.texcoord + _MainTex_TexelSize.xy * half2(-1.5, 0.0);			
			o.uv2[1] = v.texcoord + _MainTex_TexelSize.xy * half2(-0.5, 0.0);	
			o.uv2[2] = v.texcoord + _MainTex_TexelSize.xy * half2(0.5, 0.0);	
			o.uv2[3] = v.texcoord + _MainTex_TexelSize.xy * half2(1.5, 0.0);	
			return o; 
		}	
						
		fixed4 fragBloom ( v2f_simple i ) : COLOR
		{	
			fixed4 color = tex2D(_MainTex, i.uv.xy);
			return color + tex2D(_Bloom, i.uv.zw);
		} 
		
		fixed4 fragBloomWithColorMix ( v2f_simple i ) : COLOR
		{	
			fixed4 color = tex2D(_MainTex, i.uv.xy);	
					
			half colorDistance = Luminance(abs(color.rgb-_ColorMix.rgb));
			color = lerp(color, _ColorMix, (_Parameter.x*colorDistance));
			color += tex2D(_Bloom, i.uv.zw);			
						
			return color;					
		} 
		
		fixed4 fragMaxWithPain ( v2f_withMaxCoords i ) : COLOR
		{				
			fixed4 color = tex2D(_MainTex, i.uv.xy);
			color = max(color, tex2D (_MainTex, i.uv2[0]));	
			color = max(color, tex2D (_MainTex, i.uv2[1]));	
			color = max(color, tex2D (_MainTex, i.uv2[2]));	
			color = max(color, tex2D (_MainTex, i.uv2[3]));	
			return saturate(color + half4(0.25,0,0,0) - ONE_MINUS_INTENSITY);
		} 
		
		fixed4 fragMax ( v2f_withMaxCoords i ) : COLOR
		{				
			fixed4 color = tex2D(_MainTex, i.uv.xy);
			color = max(color, tex2D (_MainTex, i.uv2[0]));	
			color = max(color, tex2D (_MainTex, i.uv2[1]));	
			color = max(color, tex2D (_MainTex, i.uv2[2]));	
			color = max(color, tex2D (_MainTex, i.uv2[3]));	
			return saturate(color - ONE_MINUS_INTENSITY);
		} 

		fixed4 fragBlurForFlares ( v2f_withBlurCoords i ) : COLOR
		{				
			fixed4 color = tex2D (_MainTex, i.uv2[0]);
			color += tex2D (_MainTex, i.uv2[1]);
			color += tex2D (_MainTex, i.uv2[2]);
			color += tex2D (_MainTex, i.uv2[3]);
			return color * 0.25;
		}
			
	ENDCG
	
	SubShader {
	  ZTest Always Cull Off ZWrite Off Blend Off
	  Fog { Mode off }  
	  
	// 0
	Pass {
		CGPROGRAM
		
		#pragma vertex vertBloom
		#pragma fragment fragBloom
		#pragma fragmentoption ARB_precision_hint_fastest 
		
		ENDCG
		}
	// 1
	Pass { 
		CGPROGRAM
		
		#pragma vertex vertMax
		#pragma fragment fragMax
		#pragma fragmentoption ARB_precision_hint_fastest 
		
		ENDCG	 
		}	
	// 2
	Pass {
		CGPROGRAM
		
		#pragma vertex vertBlurVertical
		#pragma fragment fragBlurForFlares
		#pragma fragmentoption ARB_precision_hint_fastest 
		
		ENDCG 
		}	
	// 3			
	Pass {
		CGPROGRAM
		
		#pragma vertex vertBlurHorizontal
		#pragma fragment fragBlurForFlares
		#pragma fragmentoption ARB_precision_hint_fastest 
		
		ENDCG
		}
	// 4			
	Pass {
		CGPROGRAM
		
		#pragma vertex vertBloom
		#pragma fragment fragBloomWithColorMix
		#pragma fragmentoption ARB_precision_hint_fastest 
		
		ENDCG
		}
	// 5			
	Pass {
		CGPROGRAM
		
		#pragma vertex vertMax
		#pragma fragment fragMaxWithPain
		#pragma fragmentoption ARB_precision_hint_fastest 
		
		ENDCG
		}
	}
	FallBack Off
}

官方例子AngryBots的链接地址：http://u3d.as/content/unity-technologies/angry-bots/5CF

《Unity Shaders and Effects Cookbook》的章节：

Chapter 10 Screen Effects with Unity Render Textures

Chapter 11 Gameplay and Screen Effects

[GPU Gems] Real-Time Glow：http://http.developer.nvidia.com/GPUGems/gpugems_ch21.html

【OpenGL】Shader实例分析（九）- AngryBots中的主角受伤特效

原文：http://blog.csdn.net/stalendp/article/details/40859441

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