Post Process

    Post Process一般是指后期效果处理,在游戏中诸如全屏模糊一些可以在渲染完整个场景后通过PS独立实现的一些效果都可以算在Post Process之列,DirectX SDK中自带了一个Post Process的例子,通过几个简单的效果阐述了后期特效的原理。 

    Monochrome
    单色效果作用是将彩色图案转为同样对比关系的黑白图,原理很简单就是将表示颜色的RGB值转换相应的亮度值即可,这里所用的是一个亮度公式
    L = 0.27R + 0.67G + 0.06B;

    Blur
    模糊是很常见的一种后期效果,实现的方式也很简单,通过对像素点周围点多次采样混合即可得到理想的模糊效果,通过采样的半径及次数来控制模糊的程度。不过在游戏中出于性能考虑,一般将模糊的过程分为两次,一次横向像素上的模糊,一次纵向像素上的模糊,两次叠加,并且一般的做法会在进行模糊之前先将Render Target缩小四倍,模糊过后再将Render Target恢复屏幕大小可以在效率上节省很多而且同样可以产生质量很高的模糊效果。

blur     float2 PixelKernel[g_cKernelSize] =
    {
        { 0, -6 },
        { 0, -5 },
        { 0, -4 },
        { 0, -3 },
        { 0, -2 },
        { 0, -1 },
        { 0,  0 },
        { 0,  1 },
        { 0,  2 },
        { 0,  3 },
        { 0,  4 },
        { 0,  5 },
       { 0,  6 },
    };
    static const float BlurWeights[g_cKernelSize] =
    {
       0.002216,
        0.008764,
        0.026995,
        0.064759,
        0.120985,
        0.176033,
        0.199471,
        0.176033,
        0.120985,
        0.064759,
        0.026995,
        0.008764,
        0.002216,
    };
    //Blurs the image vertically
    float4 PostProcessPS( float2 Tex : TEXCOORD0 ) : COLOR0
    {
        float4 Color = 0;
        for (int i = 0; i < g_cKernelSize; i++)
        {   
            Color += tex2D( g_samSrcColor, Tex + PixelKernel[i].xy ) * BlurWeights[i];
        }
        return Color;
    }
    在这里我们看到写的的是PixelKernel的坐标,只是意会,实际情况中应当使用TexelKernel,在Sample中你可以看到程序实际做了一个从PixelKernel到TexelKernel转换的计算,以适应不同大小的纹理。

    Normal based Edge Detect
    基于法线的边缘检测,利用边缘相交两面法线夹角越大,面法线向量点积越小的原理来检测边缘。需要先生成一张各点像素法线信息的法线图,要注意法线需要规格化,再根据对周围像素点法线采样判断与像素法线之间的关系来绘制边缘图。

edgedetect     float2 PixelKernel[4] =
    {
        { 0,  1},
        { 1,  0},
        { 0, -1},
        {-1,  0}
    };
    //Detects and highlights edges
    float4 PostProcessPS( float2 Tex : TEXCOORD0 ) : COLOR0
    {
       float4 Orig = tex2D( g_samSrcNormal, Tex );
        float4 Sum = 0;
        for( int i = 0; i < 4; i++ )
            Sum += saturate( 1 – dot( Orig.xyz, tex2D( g_samSrcNormal, Tex + TexelKernel[i] ).xyz ) );
        return Sum;
    }

    Bloom
    Bloom效果是用来模拟真实世界中光照的泛光效果的,一般作为实现HDR效果中的一个环节存在。在Sample中所实现的Bloom中是通过三个步骤来完成的:Tone Mapping、Bright Pass Filter以及Blur。
    Tone Mapping:Tone Mapping是一种来自摄影学的技术,主要的用处是将真实世界里高范围的光照亮度映射到我们在一个场景内所能显示的亮度范围内,具体这个技术的细节会另篇介绍。在此例中,Tone Mapping中的参数Key值以及场景平均亮度值都是给定的,所以在此例中我们可以理解为将场景内所有的像素亮度映射到一个固定的范围,为下一步的Bright Pass做准备。
    Bright Pass Filter:这一步的作用是将场景内低于一定亮度的像素也就是场景内较暗的区域隐去(涂黑),只留出场景内高亮的区域,用于下一步计算
    Blur:利用上一步得到的场景进行前面所说的模糊并进行一定程度的加亮,以此得到我们想要的光亮处所形成的光晕效果
    最后将算好的Render Target和原始的场景相加即可得到所要的效果。
bloom
    float Luminance = 0.08f;
    static const float fMiddleGray = 0.18f;
    static const float fWhiteCutoff = 0.8f;
    // Perform a high-pass filter on the source texture
    float4 BrightPassFilter( in float2 Tex : TEXCOORD0 ) : COLOR0
    {
       float3 ColorOut = tex2D( g_samSrcColor, Tex );
        //Tone Mapping
        ColorOut *= fMiddleGray / ( Luminance + 0.001f );
       ColorOut *= ( 1.0f + ( ColorOut / ( fWhiteCutoff * fWhiteCutoff ) ) );
        ColorOut -= 5.0f;
        ColorOut = max( ColorOut, 0.0f );
        ColorOut /= ( 10.0f + ColorOut );
        return float4( ColorOut, 1.0f );
    }

<think>首先,用户的问题是“请问PostProcess”,这似乎是在询问关于PostProcess的信息。结合系统指令和用户上下文,我需要理解用户的需求。 用户提供了引用: - 引用[1]:关于Unity的PostProcessVolume文档,包括API和后处理效果介绍。 - 引用[2]:解决Unity PostProcess报错的问题,涉及PostProcessManager和渲染过程。 这些引用都指向Unity引擎中的后处理(Post-Processing)功能。用户可能在使用Unity时遇到了问题,或者想了解后处理的基本概念。 用户意图:用户说“请问PostProcess”,很可能是想了解PostProcess是什么,如何工作,或者如何解决相关问题。用户没有指定具体问题,所以我的回答应该是一个介绍性的解释。 系统指令要求: - 回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题。 - 尽量保证回答真实可靠。 - 使用中文回答。 - 对于数学表达式,使用$...$或$$...$$格式,但在这个上下文中,可能不涉及数学,除非有相关公式。 - 生成相关问题。 - 在引用的段落末尾添加引用标识。 回答结构: 1. **介绍PostProcess**:解释后处理是什么,在Unity中的用途。 2. **关键组件**:基于引用,讨论PostProcessVolume和PostProcessLayer。 3. **常见问题和解决**:提到报错问题,引用[2]中的信息。 4. **示例或代码**:如果需要,提供简单代码片段。 5. **生成相关问题**:在最后添加相关问题。 确保回答真实可靠:基于提供的引用和一般知识。引用[1]是Unity文档,引用[2]是解决报错的描述。 现在,构建回答: - 开头:解释PostProcess。 - 主体:分步骤解释核心概念。 - 结尾:生成相关问题。 生成相关问题:基于主题,如优化、应用、常见错误等。 最终回答格式: - 使用中文。 - 清晰结构:标题或分段。 - 在引用处添加[^n]。 - 最后添加相关问题部分。</think>### PostProcess 介绍 PostProcess(后处理)是计算机图形学中的一个重要概念,尤其在游戏开发和实时渲染中。它指的是在图像渲染完成后,对最终画面应用额外的效果处理,如色彩校正、模糊、景深等,以提升视觉质量。在 Unity 引擎中,PostProcess 主要通过 `PostProcessVolume` 和 `PostProcessLayer` 组件实现,这些组件由 Unity 的 PostProcessing 包提供。下面我将逐步解释其核心原理、用法和常见问题。 #### 1. **PostProcess 的基本原理** - **后处理的作用**:在渲染管线的最后阶段,对图像进行全局处理。例如,应用 Bloom 效果(模拟光线溢出的辉光)或 Color Grading(色彩分级)来增强场景氛围。这些效果不改变原始 3D 模型,而是修改最终像素输出。 - **数学基础**:后处理效果通常基于图像处理算法。例如,高斯模糊可以用卷积核实现,公式为: $$ G(x,y) = \frac{1}{2\pi\sigma^2} e^{-\frac{x^2+y^2}{2\sigma^2}} $$ 其中,$\sigma$ 是标准差,控制模糊强度[^1]。 - **Unity 实现**:通过 `PostProcessVolume` 组件定义效果(如设置模糊强度),而 `PostProcessLayer` 组件附加到摄像机上,负责实际应用这些效果到渲染画面[^1]。 #### 2. **关键组件和使用方法** - **PostProcessVolume**: - 这是一个可配置的“体积”,用于存储后处理效果的参数(例如,在场景中创建一个立方体区域,当摄像机进入该区域时,效果生效)。 - 示例代码:在 Unity 中创建基本体积。 ```csharp using UnityEngine.Rendering.PostProcessing; public class SetupPostProcess : MonoBehaviour { void Start() { // 创建一个PostProcessVolume对象 var volume = gameObject.AddComponent<PostProcessVolume>(); volume.isGlobal = true; // 设置为全局效果 volume.profile = Resources.Load<PostProcessProfile>("MyProfile"); // 加载预设配置文件 } } ``` - 支持的效果包括:抗锯齿(Anti-aliasing)、环境光遮蔽(Ambient Occlusion)、运动模糊(Motion Blur)等。详细 API 和效果列表可参考 Unity 文档[^1]。 - **PostProcessLayer**: - 必须附加到摄像机上,它负责管理体积的叠加和渲染。例如,当多个体积重叠时,`PostProcessLayer` 会根据权重混合效果。 - 在渲染流程中,`PostProcessManager` 类(系统级脚本)自动处理体积的注册和反注册,确保效果正确应用[^2]。这不需要用户直接操作,但了解其机制有助于调试。 #### 3. **常见问题和解决方案** - **报错处理**:用户常遇到奇怪报错,如 "NullReferenceException" 或 "Shader Error"。这通常是由于组件未正确初始化或版本兼容问题。 - **解决方法**: - 确保安装了最新版 PostProcessing 包(通过 Unity Package Manager)。 - 检查 `PostProcessLayer` 是否附加到主摄像机上,且 `PostProcessVolume` 已正确配置。 - 引用[2]提到,报错可能与 `PostProcessManager` 的渲染过程有关:体积注册失败时,会导致效果丢失。重启 Unity 或重新导入包可解决[^2]。 - **性能优化**:后处理会增加 GPU 负担。建议: - 仅启用必要效果(如禁用高消耗的景深效果)。 - 使用 Layer Mask 限制效果应用范围。 #### 4. **实际应用场景** - **游戏开发**:用于创建电影感画面,例如在恐怖游戏中应用暗角(Vignette)增强氛围。 - **虚拟现实(VR)**:减少运动模糊以提升舒适度。 - 后处理不是 Unity 特有,它广泛用于其他引擎(如 Unreal Engine)和图像处理软件。 如果您提供更多上下文(如具体报错或项目需求),我可以给出更针对性的建议。确保参考官方文档以获取最新信息[^1]。
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