shader实例（五）GrabPass捕捉屏幕纹理

最新推荐文章于 2025-01-09 21:06:57 发布

IT界的卡卡西

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本文介绍了在Unity中使用Shader通过GrabPass及顶点、片段着色器来抓取屏幕纹理的方法，并对比了不同方法抓取到的屏幕纹理的区别。同时，提供了使用摄像机将渲染内容写入RenderTexture的替代方案。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

shader实例（五）GrabPass捕捉屏幕纹理

1.固定管线版本：

Shader "Custom/Grab" {
 Properties {
  //_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
 }
 SubShader {
  // 在所有不透明对象之后绘制自己，更加靠近屏幕
  Tags { "Queue" = "Transparent" }
  // 通道1：捕捉对象之后的屏幕内容放到_GrabTexture纹理中
  GrabPass{}
  // 通道2：设置材质
  Pass{
   // 使用上面产生的纹理，进行颜色反相(1-原材质色)
   SetTexture[_GrabTexture]{combine one-texture}
  }
 }
 FallBack "Diffuse"
}

效果如下，它是取模型背后的屏幕纹理：

2.顶点，片段版本：

Shader "Custom/GrabAllVF" {
 Properties {
  //_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
 }
 SubShader {
  // 在所有不透明对象之后绘制自己，更加靠近屏幕
  Tags{"Queue"="Transparent"}
  // 通道1：捕捉屏幕内容放到_GrabTexture纹理中
  GrabPass{} 
  // 通道2：设置材质
  Pass{
   Name "pass2"
   CGPROGRAM
   #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
   #include "UnityCG.cginc"
   sampler2D _GrabTexture;
   float4 _GrabTexture_ST;
   // 片段程序的输入
   struct v2f {
                float4  pos : POSITION;
                float2  uv : TEXCOORD0;
            };
   v2f vert (appdata_base v)
            {
                v2f o;
                o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _GrabTexture);
                return o;
            }
   float4 frag (v2f i) : COLOR
            {
            half4 texCol = tex2D(_GrabTexture, float2(1-i.uv.x , 1-i.uv.y));
             // 颜色反相，便于观察效果
                return 1 - texCol;
            }
   ENDCG
  }
 }
 FallBack "Diffuse"
}

效果如下：取到的是全屏的纹理：

1和2为什么取到的屏幕纹理不一样呢？

3.使用vf的方式，只获取物体后面的屏幕纹理，后面的扭曲效果会用到此方式，代码如下：

Shader "Custom/GrabVF" {
 Properties {
  //_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
 }
 SubShader {
  // 在所有不透明对象之后绘制自己，更加靠近屏幕
  Tags{"Queue"="Transparent"}
  // 通道1：捕捉对象之后的屏幕内容放到_GrabTexture纹理中
  GrabPass{} 
  // 通道2：设置材质
  Pass{
   Name "pass2"
   CGPROGRAM
   #pragma vertex vert
   #pragma fragment frag
   #include "UnityCG.cginc"
   sampler2D _GrabTexture;
   float4 _GrabTexture_ST;
   struct v2f {
                float4  pos : POSITION; // 输入的模型空间中，顶点坐标信息
                float4  uv : TEXCOORD0; // 材质信息也包含了xyzw，通常只用xy，但是这里由顶点生成
            };
   v2f vert (appdata_base v)
            {
                v2f o;
               // 从模型坐标-世界坐标-视坐标-（视觉平截体乘以投影矩阵并进行透视除法）-剪裁坐标
                o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
               // 【自动生成纹理】通过输出的pos计算的纹理信息
               // 【解决平台差异】D3D原点在顶部（本机需要让y缩放乘以-1），openGL在底部
                #if UNITY_UV_STARTS_AT_TOP
                float scale = -1.0;
                #else
                float scale = 1.0;
                #endif
               // pos的范围是【-1,1】+1为【0,2】，乘以0.5变成uv的范围【0,1】
               // 不清楚为什么这样写，但是标准的写法就是这样
               o.uv.xy = (float2(o.pos.x, o.pos.y*scale) + o.pos.w) * 0.5;
               o.uv.zw = o.pos.zw;  
                return o;
            }
   float4 frag (v2f i) : COLOR
     {
          // 对_GrabTexture纹理进行取样，进行2D纹理映射查找，后面传入的一定要四元纹理坐标。
         // UNITY_PROJ_COORD传入四元纹理坐标用于给tex2Dproj读取，但是多数平台上，返回一样的值。
         // 【自动生成的纹理UV】类型是float4，使用如下方式进行2D纹理映射查找
        //half4 texCol = tex2Dproj(_GrabTexture, UNITY_PROJ_COORD(i.uv));
         // 也可以使用tex2D进行采样，但是【自动生成的纹理UV】时必须要除以w转为齐次坐标
        float last_x = i.uv.x / i.uv.w;
        float last_y = i.uv.y / i.uv.w; 
        half4 texCol = tex2D(_GrabTexture, float2(last_x, last_y));
       // 颜色反相，便于观察效果
                return 1 - texCol;
         }
   ENDCG
  }
 }
 FallBack "Diffuse"
}

注：
2中的确是将屏幕的纹理赋值到样本对象GrabTexture上，所以前面的模型显示整个屏幕的纹理是正常现象。
3中是计算该模型顶点在屏幕坐标的纹理信息，unity封装的UnityCG.cginc代码中有：

inline float4 ComputeGrabScreenPos (float4 pos) {
      #if UNITY_UV_STARTS_AT_TOP
      float scale = -1.0;
      #else
      float scale = 1.0;
      #endif
      float4 o = pos * 0.5f;
      o.xy = float2(o.x, o.y*scale) + o.w;
      o.zw = pos.zw;
      return o;
    }

与3中给o.uv赋值的代码是一样的。所以在顶点程序中可以这样写：

    v2f vert (appdata_base v)
    {
     v2f o;
     // 从模型坐标-世界坐标-视坐标-（视觉平截体乘以投影矩阵并进行透视除法）-剪裁坐标
     o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
     //o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _GrabTexture);// UV纹理坐标集信息来自屏幕样本对象
     float4 screenUV = ComputeGrabScreenPos(o.pos);//计算该模型顶点在屏幕坐标的纹理信息
     o.uv = screenUV.xy/screenUV.w;
     return o;
    }

以后我们就可以不用再写这段代码了，直接用unity提供的函数ComputeGrabScreenPos，方便！
获取屏幕的纹理，还可以通过摄像机，将渲染的内容写到RenderTexture中，这样就可以不使用grabpass，
一样达到获取屏幕纹理的目标，grabpass比较耗（官方说的，不过我在pc上创建了5000个对象进行测试，没发现太大差异，手机上没测过），
在手机上比较适合这种方式。实现代码如下：

public class ScreenTexture : MonoBehaviour
{
    public Camera m_camera;          // 和主摄像机参数一样的拍照摄像机
    private RenderTexture m_tex;    // 摄像机渲染的材质
    public Material mat;            // 要控制的材质
    void Start()
    {
        m_tex = new RenderTexture(Screen.width, Screen.height, 16);
        m_camera.targetTexture = m_tex;
    }
    void OnPreCull()
    {
        mat.SetTexture("_MainTex", m_tex);   // 给shader的主材质赋值，为屏幕纹理
    }
    void OnPostRender()
    {
        mat.SetTexture("_MainTex", null);
    }
}