Unity渲染(四):Shader着色器基础入门之获取当前屏幕贴图

通过这里，你会学习到怎么获取当前屏幕的贴图以及UV，通常用于屏幕的后处理。

上一章:Shader着色器基础入门之模糊(Blur)

开发环境：Unity5.0或者更高

1. 获取屏幕贴图
2. 获取屏幕UV
3. 完整代码

Unity 内置GrabPass 来获取屏幕贴图，语法如下，代码写在SubShader里面。

Unity-GrabPass官方说明

GrabPass{"自定义贴图名称"}

此Pass的作用是获取当前帧缓冲的内容。我们可以打开FrameDebugger看到

Unity提供了一个接口用于获取物体在屏幕上的uv坐标
ComputeGrabScreenPos (float4 clipPos) ComputeGrabScreenPos 官方说明

他需要传入一个float4的坐标，这个坐标是裁剪空间的坐标，在shader可以通过UnityObjectToClipPos()接口获取
该函数定义在UnityCG.cginc, 使用之前需要引入这个文件

#include "UnityCG.cginc"

他的函数原型是这样

inline float4 ComputeGrabScreenPos (float4 pos) {
    #if UNITY_UV_STARTS_AT_TOP
    float scale = -1.0;
    #else
    float scale = 1.0;
    #endif
    float4 o = pos * 0.5f;
    o.xy = float2(o.x, o.y*scale) + o.w;
#ifdef UNITY_SINGLE_PASS_STEREO
    o.xy = TransformStereoScreenSpaceTex(o.xy, pos.w);
#endif
    o.zw = pos.zw;
    return o;
}

代码说明

1. #if UNITY_UV_STARTS_AT_TOP 因为在DX平台和OpenGl平台，坐标轴不一样,DX定义(0,0)为左上角，而OpenGl的定义(0,0)在左下角。防止图像翻转加上这个代码
2. 我们首先要了解如何将坐标从裁剪空间转换到屏幕空间。中间过程有两步，先进行透视除法，将xyz值都除以w分量，让x,y,z的范围都处于[-1,1]之间，所谓透视除法主要是针对透视投影，对于正交投影这个w=1。之后将这个[-1,1]的坐标转换到屏幕空间，x坐标由[-1，1]->[0,屏幕宽度] ，y坐标由[-1,1]->[0，屏幕高度]，这两步可以归结为以下公式

但我们需要的是UV坐标，只需要转换到[0,1]即可，相当于上述公式的pixelWidth = 1,pixelHeight = 1,
当相机为正交投影时：上述公式clipw = 1 则带入可得到Unity源码中的float4 o = pos * 0.5f; o.xy = float2(o.x, o.y*scale) + o.w;,
当相机为透视投影时 源码使用TransformStereoScreenSpaceTex(o.xy, pos.w);进行处理，里面的代码是

float2 TransformStereoScreenSpaceTex(float2 uv, float w)
{
    float4 scaleOffset = unity_StereoScaleOffset[unity_StereoEyeIndex];
    return uv.xy * scaleOffset.xy + scaleOffset.zw * w;
}

原理是将透视投影的相机平头截体向中间缩放挤压，变成和正交投影一样，在和正交投影一样处理。

最后我们需要再采样的时候将uv.xy / uv.w 因为我们再上面假设clipw =1了

Shader "Toturial/ScreenGrab"
{
Properties
    {
        _MainTex("MainTex",2D) = "white"{}
    }

    SubShader
    {
        GrabPass{"_bTexture"}
        Tags{"Queue"="Transparent"}
        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #include "UnityCG.cginc"
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            sampler2D _MainTex;
            sampler2D _bTexture;

            struct a2v
            {
                float4 vertex : POSITION;
            };

            struct v2f
            {
                float4 pos   : SV_POSITION;
                float4 grabPos : TEXCOORD1;
            };

            v2f vert(a2v v)
            {
                v2f o;
                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.grabPos = ComputeScreenPos(o.pos);
                return o;
            }

            fixed4 frag(v2f i) : SV_TARGET
            {
                fixed4 screenColor = tex2D(_bTexture, i.grabPos.xy / i.grabPos.w);
                return screenColor * 2;

            }

            ENDCG
        }
    }
}

最终得到效果