屏幕泛光效果

谈谈自己的理解吧

第一次听说HDR是在我的宾得单反相机上，有个HDR的拍摄模式，叫做高动态范围拍摄，其原理是拍摄一张过曝的图片，拍摄一张曝光不足的图片，再拍摄一张正常图片，相机只需进行一次快门释放，但这个功能可以拍摄三张并且自动合并，其作用是为了亮部区域和暗部区域都能有很丰富的细节。
后来从事三维影视相关的工作，HDR大多用来制作环境球贴图，在 PBR 的渲染管线中加入了 IBL（Image Based Lighting）使得渲染结果更加真实，为离线渲染提供了非常真实的光线。
随着游戏业的画面水准开始向电影水准发展，越来越多的游戏使用HDR，ToneMapping，ExposureAdjustment等等，我们必须好好理解它并把游戏想电影的画质去推进。
HDR的存在能存储超越图像存储介质的图片亮度和细节，显示器能够显示R、G、B分量在[0,255]之间的像素值，而256个不同的亮度级别显然不能表示自然界中光线的亮度情况，HDR再有限的亮度范围内显示更宽广的亮度范围
ExposureAdjustment与相机的曝光类似，不过引擎里应该是计算render target的平均亮度，然后矫正
ToneMapping是把场景中范围巨大的亮度值放到范围有限的存储空间中来，用ps来表达就像添加了一个对比度效果，降低亮度，提升暗部，这个效果的话就因人而异了。
Bloom可以模拟出HDR的效果，但是原理上和HDR相差甚远。Bloom仅仅是能够将亮的地方更亮。不过效果实现起来简单，性能消耗也小，效果也可以接收，对于移动平台很友好。

为了搞懂HDR和Bloom的区别，我转载了下面这段，感谢原作者：[lupeng0330]

【要比较两者的异同，得先搞清楚HDR特效是什么；HDR，本身是High-Dynamic Range（高动态范围）的缩写，这本来是一个CG概念。HDR的含义，简单说，就是超越普通的光照的颜色和强度的光照。计算机在表示图象的时候是用8bit(256)级或16bit(65536)级来区分图象的亮度的，但这区区几百或几万无法再现真实自然的光照情况。因此普通情况下，无法同时显示亮部和暗部的所有细节。
想要实现HDR特效，首先，游戏开发者要在游戏开发过程中，利用开发工具（就是游戏引擎）将实际场景用HDRI记录下来，当然开发技术强的开发组会直接用小开发工具（比如3D MAX的某些特效插件）创造HDRI图像；其次，我们的显卡必须支持显示HDR特效，nVIDIA的显卡必须是GeForce 6系列或更高，ATI显卡至少是Radeon 9550或以上。
那么HDR与bloom效果的差别到底在什么地方呢？
　　第一，HDR效果就是超亮的光照与超暗的黑暗的某种结合，这个效果是光照产生的，强度、颜色等方面是游戏程序可动态控制的，是一种即时动态光影；bloom效果则是物体本身发出的光照，仅仅是将光照范围调高到过饱和，是游戏程序无法动态控制的，是一种全屏泛光。
　　第二，bloom效果无需HDR就可以实现，但是bloom效果是很受限的，它只支持8位RGBA，而HDR最高支持到32位RGBA。
　　第三，bloom效果的实现很简单，比如《半条命2》的MOD就是一个很小的很简单的MOD，而且bloom效果不受显卡的规格的限制，你甚至可以在TNT显卡上实现bloom效果（当然效果很差）！而HDR，必须是6XXX以上的显卡才能够实现，这里的HDR是指nVIDIA的HDR。这时有必要谈nVIDIA和ATI的显卡所实现的HDR，两者还是有区别的，具体区别就很专业了，总之从真实性表现来看，nVIDIA的显卡实现的HDR更好一些。HDR是nVIDIA提出的概念，从技术上来讲，ATI当然无法严格克隆nVIDIA的技术，所以ATI的HDR是另一种途径实现的尽可能接近的HDR，不能算“真”HDR，据传ATI的R520能够真正实现FP16 HDR。】

无HDR.jpg

有HDR.jpg

接下来要实现Bloom
第一步：先获取屏幕图像，然后对每个像素进行亮度检测，若大于某个阀值即保留原始颜色值，否则置为黑色；
第二步：对上一步获取的图像，做一个模糊，通常使用高斯模糊。
第三步：将模糊后的图片和原图片做一个加权和。

20161025011929739.png

核心代码：

//申请两块RT，并且分辨率按照downSameple降低
            RenderTexture temp1 = RenderTexture.GetTemporary(source.width >> downSample, source.height >> downSample, 0, source.format);
            RenderTexture temp2 = RenderTexture.GetTemporary(source.width >> downSample, source.height >> downSample, 0, source.format);
 
            //直接将场景图拷贝到低分辨率的RT上达到降分辨率的效果
            Graphics.Blit(source, temp1);
         
 
            //根据阈值提取高亮部分,使用pass0进行高亮提取
            _Material.SetVector("_colorThreshold", colorThreshold);
            Graphics.Blit(temp1, temp2, _Material, 0);
 
            //高斯模糊，两次模糊，横向纵向，使用pass1进行高斯模糊
            _Material.SetVector("_offsets", new Vector4(0, samplerScale, 0, 0));
            Graphics.Blit(temp2, temp1, _Material, 1);
            _Material.SetVector("_offsets", new Vector4(samplerScale, 0, 0, 0));
            Graphics.Blit(temp1, temp2, _Material, 1);
 
            //Bloom，将模糊后的图作为Material的Blur图参数
            _Material.SetTexture("_BlurTex", temp2);
            _Material.SetVector("_bloomColor", bloomColor);
            _Material.SetFloat("_bloomFactor", bloomFactor);
 
            //使用pass2进行景深效果计算，清晰场景图直接从source输入到shader的_MainTex中
            Graphics.Blit(source, destination, _Material, 2);
 
            //释放申请的RT
            RenderTexture.ReleaseTemporary(temp1);
            RenderTexture.ReleaseTemporary(temp2);

Shader:
pass1

//仅当color大于设置的阈值的时候才输出
        return saturate(color - _colorThreshold);

pass2

//模糊
o.uv01 = v.texcoord.xyxy + _offsets.xyxy * float4(1, 1, -1, -1);
        o.uv23 = v.texcoord.xyxy + _offsets.xyxy * float4(1, 1, -1, -1) * 2.0;
        o.uv45 = v.texcoord.xyxy + _offsets.xyxy * float4(1, 1, -1, -1) * 3.0;
        
        fixed4 color = fixed4(0,0,0,0);
        color += 0.40 * tex2D(_MainTex, i.uv);
        color += 0.15 * tex2D(_MainTex, i.uv01.xy);
        color += 0.15 * tex2D(_MainTex, i.uv01.zw);
        color += 0.10 * tex2D(_MainTex, i.uv23.xy);
        color += 0.10 * tex2D(_MainTex, i.uv23.zw);
        color += 0.05 * tex2D(_MainTex, i.uv45.xy);
        color += 0.05 * tex2D(_MainTex, i.uv45.zw);
        return color;

pass3

//输出= 原始图像，叠加bloom权值*bloom颜色*泛光颜色
        fixed4 final = _MainTex + _bloomFactor * blur * _bloomColor;

bloom效果.jpg

无bloom.jpg