ScreenSpaceShadowMask Blur推荐

来源：互联网发布：js地球仪特效编辑：程序博客网时间：2024/06/07 22:01

在移动游戏中渲染阴影时，我们通常使用低分辨率的ShadowMap来降低内存，其不足之处就是锯齿明显。对此，我们推荐大家使用Unity ScreenSpaceShadowMask Blur技术来增加阴影质量，消除锯齿感。

目的

Unity自带的阴影功能ShadowMap占用内存过大，1024 * 1024占用8MB。而我们项目内存吃紧，所以只能选用512 * 512，如下图，带有明显的锯齿感，效果差了很多。

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如果您也有类似的需求，这时就可以采用 Unity ScreenSpaceShadowMask Blur。原理就是在屏幕空间里对已经投射完阴影的物体进行高斯模糊，以此来增加阴影质量，减少锯齿感。（PS：Unity提供的软阴影应该是PCF，但是效果并不明显）。

经过 ScreenSpaceShadowMask Blur后，效果如下：
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具体实现步骤

一、渲染流程

ShadowCamera的ShadowPass
->ShadowCamera 正常Pass
->BlurPass
->Main Camera Pass
->全屏片

二、详细分析

1.ShadowPass要产生ShadowMap，只需让ShadowCamera能看到投射阴影和接收阴影的物体，同时把那些阴影开关打开，Unity就会自动加入该Pass。（PS：如果物体是自己写的Vertext Fragement Shader，则需要自己加入Shadow Caster Pass，调用Unity内置即可。文件在UnityStandardShadow.cginc里）。

Shadow Camera在渲染前会统一替换成一个简单的Shader，只需包含投射跟接收阴影2个Pass即可。这样既可以减少Shader复杂度，又可以合并Draw Call。

2.正常Pass就是正常渲染阴影，比较ShadowMap与自己的深度值。我们将ShadowCamera清屏色设置成黑色，最终效果为有阴影的地方有颜色，其余地方为黑色。（颜色值会当成最后的Alpha值来处理）。

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3.Blur Pass可以用CommandBuffer，也可以用OnPostRender。输入参数为ShaderCamera的Rendertarget，通过Blit来进行高斯模糊。（建议尽量少用CommandBuffer。我采用CommandBuffer，在小米1s上 RT->blurRT->RT会出现抖动现象，OnPostRender并没有。但是这两者原理应该是一样的，通过GPA查看，代码都是一样的。暂时不清楚其原因，欢迎有兴趣的朋友和我交流）。

4.Main Camera Pass 正常渲染场景。原则上渲染的物体是不会接收阴影的。

5.全屏可以通过CommandBuffer，也可以通过OnPostRender来处理。输入参数为上次经过模糊的RT值。Alpha、阴影颜色、透明度这些参数值自己写两个进行调节即可。最终渲染流程：
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消耗统计

1. 内存消耗

(1) ShadowMap：512*512 2MB
(2) ShadowCamera RT 1/4屏带16位深度
(3) Blur RT 1/4屏不带深度
请输入图片描述
这是小米4c上的数据。

2. 渲染消耗统计

(1)多一个相机投射阴影体，接收阴影体多渲染一次；
(2)2次Blur操作；
(3)1次全屏blit操作；
主要对于带宽影响较大的物体影响较重。

总结

1.CommandBuffer 更自由，比如很多点都可以插入自定义行为，比如对ShadowMap进行操作等。虽然稳定性不佳，性能还是可以的。

2.如果一个Camera被设成RT，它会在其他相机渲染之前渲染，不受Depth影响。

相应资源

1.ShadowPass Shader

Shader "Shadow/ShadowMask" {    Properties     {    }    SubShader     {        Tags { "RenderType"="Geometry" }        Pass         {            Tags {"LightMode"="ForwardBase"}             CGPROGRAM            #pragma multi_compile_fwdbase            #pragma vertex   vertForwardBase            #pragma fragment fragForwardBase            struct appdata_input             {                float4 vertex : POSITION;            };            struct v2f            {                float4 pos          : SV_POSITION;                LIGHTING_COORDS(1,2)            };            v2f vertForwardBase (appdata_input v)            {                v2f o;                o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);                TRANSFER_VERTEX_TO_FRAGMENT(o);                return o;            }            fixed4 fragForwardBase (v2f i) : SV_Target            {                fixed4 col = fixed4(1,0,0,1);                fixed attenuation = LIGHT_ATTENUATION(i);                col = col * (1-attenuation);                return col;            }            ENDCG        }        Pass         {            Name "ShadowCaster"            Tags { "LightMode" = "ShadowCaster" }                        Fog {Mode Off}            ZWrite On ZTest LEqual Cull Off            Offset 1, 1                CGPROGRAM            #pragma vertex vert            #pragma fragment frag            #pragma multi_compile_shadowcaster            #pragma fragmentoption ARB_precision_hint_fastest            #include "UnityCG.cginc"                struct v2f {                 V2F_SHADOW_CASTER;            };                v2f vert( appdata_base v )            {                v2f o;                TRANSFER_SHADOW_CASTER(o)                return o;            }                float4 frag( v2f i ) : COLOR            {                SHADOW_CASTER_FRAGMENT(i)            }            ENDCG        }     }}

2. 高斯模糊Shader

3. 全屏blit shader

Shader "BlitQuad1"{    Properties    {        _MainTex("MainTexture",2D) = "white"{}        _Color("ShadowColor",Color) = (0,0,0,1)        _Intension("Intension",Float) = 0.6    }    SubShader    {        Tags { "RenderType"="Transparent" }        Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha         zwrite off        Pass        {            CGPROGRAM            #pragma vertex vert            #pragma fragment frag            #include "UnityCG.cginc"            struct appdata            {                float4 vertex : POSITION;                float2 uv : TEXCOORD0;            };            struct v2f            {                float2 uv : TEXCOORD0;                float4 vertex : SV_POSITION;            };            sampler2D _MainTex;            half4 _MainTex_TexelSize;            float _Intension;            fixed _Color;                        v2f vert (appdata v)            {                v2f o;                o.vertex = v.vertex;                o.uv = v.uv;                return o;            }                        fixed4 frag (v2f i) : SV_Target            {                half4 color = half4(1,1,1,1) * _Color;                half4 alpha = tex2D(_MainTex,i.uv);                color.a = alpha.r * _Intension;                return color;            }            ENDCG        }    }}

C#脚本

1. ShadowCamera挂载实现注释代码为CommandBuffer

using UnityEngine;using UnityEngine.Rendering;using System.Collections;public class ShadowMask : MonoBehaviour{    //public int maxBlurCount = 2;    public int sampleOffset = 2;    private const float UIWIDTH = 1136f;    private const int MAX_VALUE = 2048;    private int screenWidth;    private int screenHeight;    public RenderTexture  renderTexture;    public RenderTexture blurRT;    //private RenderTargetIdentifier rtl;    //private RenderTargetIdentifier blurRtl;    //private CommandBuffer blurCommand;    //private CommandBuffer screenQuadCommand;    private Material material1;    private Material material2;    public Camera shadowCamera;    //public Camera mainCamera;    private int SCALE = 2;    //private int pass = 0;    //private bool hasAdd = false;    void Awake()    {        RenderTextureFormateSupportTool.GetInstance().Init();        screenWidth = Mathf.Min(Screen.width, MAX_VALUE);        screenHeight = Mathf.Min(Screen.height, MAX_VALUE);        renderTexture = RenderTextureFormateSupportTool.GetInstance().GetRenderTexture(screenWidth / SCALE, screenHeight / SCALE, 16, RenderTextureFormateSupportTool.H3DRenderTextureFormate.R8);        renderTexture.name = "RenderTexture";        blurRT = RenderTextureFormateSupportTool.GetInstance().GetRenderTexture(screenWidth / SCALE, screenHeight / SCALE,0, RenderTextureFormateSupportTool.H3DRenderTextureFormate.R8);        blurRT.name = "BlurRT";        float aspectValue = shadowCamera.aspect;        shadowCamera.targetTexture = renderTexture;        shadowCamera.aspect = aspectValue;        Shader shadowShader = Shader.Find("Shadow/ShadowMask");        shadowCamera.SetReplacementShader(shadowShader, "");        //blurCommand = new CommandBuffer();        //blurCommand.name = "BlurShadowMask";        //screenQuadCommand = new CommandBuffer();        //screenQuadCommand.name = "ScreenQuad";        //rtl = new RenderTargetIdentifier(renderTexture);        //blurRtl = new RenderTargetIdentifier(blurRT);         Shader blurShader = Shader.Find("Shadow/ShadowMaskBlur");        material1 = new Material(blurShader);        material2 = new Material(blurShader);    }    void OnPostRender()    {        material1.SetTexture("_MainTexture", renderTexture);        material1.SetInt("_Horizontal", 0);        material1.SetInt("_SampleOffset", sampleOffset);        Graphics.Blit(renderTexture, blurRT, material1);        material2.SetTexture("_MainTexture", blurRT);        material2.SetInt("_Horizontal", 1);        material2.SetInt("_SampleOffset", sampleOffset);        Graphics.Blit(blurRT, renderTexture, material2);    }    //void Update()    //{    //    if (hasAdd)    //    {    //        blurCommand.Clear();    //    }    //    else    //    {    //        shadowCamera.AddCommandBuffer(CameraEvent.AfterEverything, blurCommand);    //        hasAdd = true;    //    }    //    for (int i = 0; i < maxBlurCount; i++)    //    {    //        if (i % 2 == 0)    //        {    //            material1.SetTexture("_MainTexture", renderTexture);    //            material1.SetInt("_Horizontal", pass % 2);    //            material1.SetInt("_SampleOffset", sampleOffset);    //            blurCommand.Blit(rtl, blurRtl, material1);    //        }    //        else    //        {    //            material2.SetTexture("_MainTexture", blurRT);    //            material2.SetInt("_Horizontal", pass % 2);    //            material2.SetInt("_SampleOffset", sampleOffset);    //            blurCommand.Blit(blurRtl, blurRt2, material2);    //        }    //        pass++;    //    }    //}}

2.mainCamera挂载实现全屏blit操作

using UnityEngine;using System.Collections;public class MainCameraTest : MonoBehaviour {    public ShadowMask shadowMask;    public float shadowIntensity = 1f;    public Color shadowColor = Color.black;    private Material screenQuadMaterial;    private Mesh screenQuadMesh;    private Matrix4x4 matrix;    public void Start()    {        Shader screenQuadShader = Shader.Find("BlitQuad");        screenQuadMaterial = new Material(screenQuadShader);        screenQuadMaterial.SetTexture("_MainTex", shadowMask.renderTexture);        screenQuadMesh = new Mesh();        Vector3[] verts = new Vector3[4];        verts[0] = new Vector3(-1, -1, 0);        verts[1] = new Vector3(-1, 1, 0);        verts[2] = new Vector3(1, 1, 0);        verts[3] = new Vector3(1, -1, 0);        screenQuadMesh.vertices = verts;        Vector2[] uvs = new Vector2[4];        uvs[0] = new Vector2(0, 0);        uvs[1] = new Vector2(0, 1);        uvs[2] = new Vector2(1, 1);        uvs[3] = new Vector2(1, 0);        screenQuadMesh.uv = uvs;        int[] indices = new int[6];        indices[0] = 0;        indices[1] = 1;        indices[2] = 2;        indices[3] = 0;        indices[4] = 2;        indices[5] = 3;        screenQuadMesh.triangles = indices;        screenQuadMesh.Optimize();        matrix = Matrix4x4.identity;    }    void OnPostRender()    {        screenQuadMaterial.SetFloat("_Intension", shadowIntensity);        screenQuadMaterial.SetColor("_Color", shadowColor);        screenQuadMaterial.SetPass(0);        Graphics.DrawMeshNow(screenQuadMesh, matrix);    }        }

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