Unity Shader 屏幕后效果——摄像机运动模糊（速度映射图实现）
速度映射图主要是为了得到每个像素相对于前一帧的运动矢量，其中一种方法是使用摄像机的深度纹理来推导。
推导过程如下：
先由深度纹理逆推出NDC（归一化的设备坐标）下的顶点坐标，利用VP矩阵（视角*投影矩阵）的逆矩阵反向变换出每个像素在世界空间中的位置，
再利用世界空间下的坐标与前一帧的VP矩阵顺向变换出前一帧的NDC坐标，利用NDC下前一帧和相当帧的坐标差来确定速度的方向，
最后利用速度的方向对纹理采样的结果进行加权平均并多次绘制，以达到带有物体运动方向的模糊效果。
基于这一原理，需要准备的要素有：
1.摄像机的深度纹理（是由NDC下的坐标映射来的，需要先反向映射回NDC）
2.当前帧的VP矩阵的逆矩阵
3.前一帧的VP矩阵
摄像机深度值和深度纹理的获取方法在之前的博客中有写，具体可以参考：
https://www.cnblogs.com/koshio0219/p/11178215.html
视角矩阵（V矩阵）：
MyCamera.worldToCameraMatrix;（也就是世界空间变换到摄像机空间（也叫视角空间，观察空间））
投影矩阵（P矩阵）：
MyCamera.projectionMatrix;（也就是摄像机空间变换到裁剪空间）
具体的数学推导过程可以见这篇文章：
http://feepingcreature.github.io/math.html
下面是具体的程序实现：
1.此脚本挂载在摄像机上，用于模糊参数调控，深度纹理准备，矩阵传递：
1 using UnityEngine; 2 3 public class MotionBlurWithDepthTexCtrl : ScreenEffectBase 4 { 5 private const string _BlurSize = "_BlurSize"; 6 private const string _PreViewMatrix = "_PreViewMatrix"; 7 private const string _CurViewInserseMatrix = "_CurViewInserseMatrix"; 8 9 [Range(0.0f, 1.0f)] 10 public float blurSize = .5f; 11 12 //前一帧的VP矩阵 13 private Matrix4x4 preViewMatrix; 14 15 private Camera myCamera; 16 public Camera MyCamera 17 { 18 get 19 { 20 if(null == myCamera) 21 { 22 myCamera = GetComponent<Camera>(); 23 } 24 return myCamera; 25 } 26 } 27 28 //开启这相机深度模式，并初始化前一帧的VP矩阵 29 private void OnEnable() 30 { 31 MyCamera.depthTextureMode |= DepthTextureMode.Depth; 32 33 //右乘原则，前边是P矩阵，后边是V矩阵 34 preViewMatrix = MyCamera.projectionMatrix * MyCamera.worldToCameraMatrix; 35 } 36 37 //不用时恢复 38 private void OnDisable() 39 { 40 MyCamera.depthTextureMode &= ~DepthTextureMode.Depth; 41 } 42 43 private void OnRenderImage(RenderTexture source, RenderTexture destination) 44 { 45 if (Material) 46 { 47 Material.SetFloat(_BlurSize, blurSize); 48 //设置前一帧的VP矩阵 49 Material.SetMatrix(_PreViewMatrix, preViewMatrix); 50 //计算当前帧VP矩阵，右乘 51 Matrix4x4 curViewMatrix = MyCamera.projectionMatrix * MyCamera.worldToCameraMatrix; 52 //存起来，作为下次计算的前一帧 53 preViewMatrix = curViewMatrix; 54 //设置当前帧的VP矩阵的逆矩阵 55 Material.SetMatrix(_CurViewInserseMatrix, curViewMatrix.inverse); 56 57 Graphics.Blit(source, destination, Material); 58 } 59 else 60 Graphics.Blit(source, destination); 61 62 } 63 }
基类脚本见：
https://www.cnblogs.com/koshio0219/p/11131619.html
2.Shader脚本：
1 Shader "MyUnlit/MotionBlurWithDepthTex" 2 { 3 Properties 4 { 5 _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {} 6 } 7 SubShader 8 { 9 Pass 10 { 11 ZTest Always Cull Off ZWrite Off 12 13 CGPROGRAM 14 #pragma vertex vert 15 #pragma fragment frag 16 17 #include "UnityCG.cginc" 18 19 sampler2D _MainTex; 20 half4 _MainTex_TexelSize; 21 fixed _BlurSize; 22 //声明深度纹理和对应矩阵 23 sampler2D _CameraDepthTexture; 24 float4x4 _PreViewMatrix; 25 float4x4 _CurViewInserseMatrix; 26 27 struct appdata 28 { 29 float4 vertex : POSITION; 30 float2 uv : TEXCOORD0; 31 }; 32 33 struct v2f 34 { 35 //这里的的uv同时存了主纹理的uv和深度纹理uv，xy为主纹理，zw为深度纹理 36 half4 uv : TEXCOORD0; 37 float4 vertex : SV_POSITION; 38 }; 39 40 v2f vert (appdata v) 41 { 42 v2f o; 43 o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex); 44 o.uv.xy =v.uv; 45 o.uv.zw=v.uv; 46 47 //主纹理外的纹理要进行平台差异化处理 48 #if UNITY_UV_STARTS_AT_TOP 49 if(_MainTex_TexelSize.y<0) 50 o.uv.w=1-o.uv.w; 51 #endif 52 53 return o; 54 } 55 56 fixed4 frag (v2f i) : SV_Target 57 { 58 //用深度纹理和zw取得深度值 59 float d=SAMPLE_DEPTH_TEXTURE(_CameraDepthTexture,i.uv.zw); 60 //反映射回NDC坐标，由[0,1]到[-1,1]的映射，z分量就是深度值本身 61 float4 H=float4(i.uv.x*2-1,i.uv.y*2-1,d*2-1,1); 62 //用VP的逆矩阵反向变换并除以w分量得到世界坐标位置，为什么除以w详细见前面数学推导的文章链接 63 float4 D=mul(_CurViewInserseMatrix,H); 64 float4 worldPos=D/D.w; 65 66 //分别得到前一帧和当前帧的NDC坐标取差值计算速度方向 67 float4 curViewPos=H; 68 float4 preViewPos=mul(_PreViewMatrix,worldPos); 69 preViewPos/=preViewPos.w; 70 71 //除以的系数可以根据自己的需求调整 72 float2 velocity=(curViewPos.xy-preViewPos.xy)/10.0f; 73 74 float2 uv=i.uv.xy; 75 //纹理采样的速度权重，这里进行了前2帧的计算，包括当前帧总共3个值，值依次递减且保证和为1，不为1则需要进行额外的除法 76 //目的是为了让越之前的帧看上去效果越淡，轨迹逐渐消失 77 float velColRate[3]={0.6,0.3,0.1}; 78 //当前采样结果用权重最大的值0.6 79 fixed4 col = tex2D(_MainTex, uv)*velColRate[0]; 80 uv+=velocity*_BlurSize; 81 82 for(int it=1;it<3;it++) 83 { 84 //前两帧采样结果依次递减，0.3,0.1 85 fixed4 curCol=tex2D(_MainTex,uv.xy)*velColRate[it]; 86 //将所有结果加起来，保证权重为1 87 col+=curCol; 88 //按速度方便对纹理进行偏移，并用模糊系数加以控制 89 uv+=velocity*_BlurSize; 90 } 91 92 return fixed4(col.rgb,1.0); 93 } 94 ENDCG 95 } 96 } 97 FallBack Off 98 }
效果如下：
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