Unity镜头光晕模拟开源库

【博物纳新】是UWA旨在为开发者推荐新颖、易用、有趣的开源项目，帮助大家在项目研发之余发现世界上的热门项目、前沿技术或者令人惊叹的视觉效果，并探索将其应用到自己项目的可行性。很多时候，我们并不知道自己想要什么，直到某一天我们遇到了它。

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效果展示

开源库链接：https://lab.uwa4d.com/lab/5b564072d7f10a201fd8d451

效果实现

此开源库的镜头光晕效果是由Pseudo Lens Flare简化修改的Unity版本。

以示例项目为例，下图展示了光晕效果的主要产生过程，经过了下采样、Ghost、半径扭曲、散射重影和两次虚化效果，最后叠加原始图像得到最终效果。

1、Downsampling/Threshold

第一步，将原始图像做一次下采样，同时通过参数_Sub控制只保留画面中亮的部分，通过参数_Mul调节保留亮度（默认参数_Mul=0.5）。

fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);col = max(col-_Sub, 0);col *= _Mul;return col;
}

类似于原Blog中的第一步效果：

2、Ghosts

这一步模拟光晕效果中的斑点，通过三个参数可以控制斑点的个数、扩散和衰减。以下为参数调节的效果图及Shader部分代码。

fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
{fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);float2 uv = i.uv - float2(0.5, 0.5);for (int k = 3; k < _NumGhost + 3; k++) {if (k & 1) {col += tex2D(_MainTex, _Displace * -uv / (k >> 1) + float2(0.5, 0.5));}else {col += tex2D(_MainTex, uv / (k >> 1) + float2(0.5, 0.5));}}col *= pow(1 - length(uv) / .707, _Falloff);return col;
}

3、RadialWarp

这一步是用于模拟一个外部的光环，首先根据需要的光环半径HaloWidth计算得到一个半径扭曲的图像，再添加光环的衰减效果。即可得到一个根据原图像移动的光环效果。

fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
{fixed4 col = fixed4(0,0,0,0);float2 ghostVec = i.uv - .5;//归一化后减光环半径得到光环顶点位置float2 haloVec = normalize(ghostVec)*-_HaloWidth;//根据光环位置得到每个像素的权重，为一个白色的圆环float weight = length(float2(0.5, 0.5) - (i.uv + haloVec)) / .707;//添加衰减效果weight = pow(1.0 - weight, _HaloFalloff);col += tex2D(_MainTex, i.uv + haloVec) * weight;col = max(0, col - _HaloSub);return col;
}

4、Aberration

将第2步和第3步的图像叠加，即可得到一个初步成型的光晕效果图（下图左）。这一步要模拟出光线的失真效果（下图右）。

如下，为计算色彩失真的Shader核心计算代码，其中_ChromaticAberration_Spectrum是一个1x3的三像素RGB图像。

fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{//计算失真位置float2 coords = 2.0 * i.uv - 1.0;float2 end = i.uv - coords * _ChromaticAberration_Amount;//uv差值float2 diff = end - i.uv;//失真采样像素数int samples = clamp(int(length(_MainTex_TexelSize.zw * diff / 2.0)), 3, 16);//每个像素的uv差float2 delta = diff / samples;float2 pos = i.uv;half3 sum = (0.0).xxx, filterSum = (0.0).xxx;//循环采样计算失真像素点的uv和色值for (int i = 0; i < samples; i++){half t = (i + 0.5) / samples;half3 s = tex2Dlod(_MainTex, float4(pos, 0, 0)).rgb;half3 filter = tex2Dlod(_ChromaticAberration_Spectrum, float4(t, 0, 0, 0)).rgb;sum += s * filter;filterSum += filter;pos += delta;}return float4(sum / filterSum, 1);
}

最后将得到的图像做两次Blur效果，再与原图像混合后即可得到镜头光晕的模拟效果。

小结

本文主要分析了Lens Flare开源库的大致实现过程及部分代码解读。由于目前的版本效果运用了大量的后处理，渲染开销较高，在移动端性能较差，并不建议直接在移动端使用。但其模拟的镜头光晕效果逼真，建议有需要的朋友可以一试。

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