【Unity3D】调整屏幕亮度、饱和度、对比度

阅读原文时间：2023年08月10日阅读：1

1 屏幕后处理流程

调整屏幕亮度、饱和度、对比度，需要使用到屏幕后处理技术。因此，本文将先介绍屏幕后处理流程，再介绍调整屏幕亮度、饱和度、对比度的实现。

屏幕后处理即：渲染完所有对象后，得到一张屏幕图像，对该屏幕图像进一步处理的过程称为屏幕后处理。屏幕后处理一般在 MonoBehaviour 生命周期的 OnRenderImage 方法中进行，如下，src 是渲染完所有对象后的屏幕图像，dest 是经屏幕后处理得到的目标图像。如果用户想在不透明的 Pass 执行完毕后立即调用 OnRenderImage 方法，可以在 OnRenderImage 方法前面加上 [ImageEffectOpaque] 标签。

// [ImageEffectOpaque] // 在不透明的Pass执行完毕后立即调用OnRenderImage方法
void OnRenderImage(RenderTexture src, RenderTexture dest)

在 OnRenderImage 方法里，通常使用 Graphics.Blit 方法完成对纹理的处理，如下是常用的 Bilt 方法，source 是源纹理，dest 是目标纹理，mat 是进行屏幕后处理的材质，用户可以在该材质绑定的 Shader 中实现屏幕后处理特效。注意，屏幕后处理的 Shader 中必须包含名为 "_MainTex" 的纹理属性，用户在调用 Graphics.Blit 方法时会自动将 source 赋值给 Shader 中的 _MainTex 属性。

public static void Blit(Texture source, RenderTexture dest)
public static void Blit(Texture source, RenderTexture dest, Material mat, [Internal.DefaultValue("-1")] int pass)
public static void Blit(Texture source, Material mat, [Internal.DefaultValue("-1")] int pass)

另外，用户通过 CommandBuffer.DrawRenderer 和 Graphics.ExecuteCommandBuffer 也可以实现 Graphics.Blit 效果，详见案例：选中物体描边特效，主要流程如下：

CommandBuffer commandBuffer = new CommandBuffer();
RenderTexture tempTex = RenderTexture.GetTemporary(Screen.width, Screen.height, 0);
commandBuffer.SetRenderTarget(tempTex);
commandBuffer.ClearRenderTarget(true, true, Color.clear); // 设置模板清屏颜色为(0,0,0,0)
commandBuffer.DrawRenderer(renderer, effectMaterial); // renderer是物体的Render组件, effectMaterial是特效材质
Graphics.ExecuteCommandBuffer(commandBuffer);
// use tempTex
RenderTexture.ReleaseTemporary(tempTex); // 使用完tempTex后, 需要释放掉

在 Shader 中，用户也可以通过 GrabPass 抓取屏幕图像，详见案例：反射和折射。

2 亮度、饱和度、对比度

1）亮度

亮度表示颜色的明暗程度，亮度越高，颜色越亮，灰度值也越高。

2）饱和度

饱和度指色彩的鲜艳程度，也称色彩的纯度。饱和度取决于该色中含色成分和消色成分（灰色）的比例。含色成分越大，饱和度越大；消色成分越大，饱和度越小。纯的颜色都是高度饱和的，如鲜红，鲜绿。混杂上白色，灰色或其他色调的颜色，是不饱和的颜色，如绛紫，粉红，黄褐等。完全不饱和的颜色根本没有色调，如黑白之间的各种灰色。

3）对比度

对比度指一幅图像灰度反差的大小，即最大亮度与最小亮度之比。对比度越大，不同颜色之间的反差越大，黑白分明，对比度过大，图像会显得刺眼；对比度越小，不同颜色之间的反差越小，对比度过小，画面会显得灰蒙蒙。

3 代码实现

BrigSatuCont.cs

using UnityEngine;

[ExecuteInEditMode] // 编辑态可以查看脚本运行效果
[RequireComponent(typeof(Camera))] // 需要相机组件
public class BrigSatuCont : MonoBehaviour {
    [Range(0.1f, 3.0f)]
    public float brightness = 1.0f; // 亮度
    [Range(0.1f, 3.0f)]
    public float saturation = 1.0f; // 饱和度
    [Range(0.1f, 3.0f)]
    public float contrast = 1.0f; // 对比度
    private Material material; // 材质

    private void Start() {
        material = new Material(Shader.Find("MyShader/BrightnessSaturationContrast"));
        material.hideFlags = HideFlags.DontSave;
    }

    //[ImageEffectOpaque] // 在不透明的Pass执行完毕后立即调用OnRenderImage方法
    void OnRenderImage(RenderTexture src, RenderTexture dest) {
        if (material != null) {
            material.SetFloat("_Brightness", brightness); // 设置亮度
            material.SetFloat("_Saturation", saturation); // 设置饱和度
            material.SetFloat("_Contrast", contrast); // 设置对比度
            Graphics.Blit(src, dest, material);
        } else {
            Graphics.Blit(src, dest);
        }
    }
}

BrigSatuCont.Shader

Shader "MyShader/BrightnessSaturationContrast" { // 调整亮度、饱和度、对比度
    Properties {
        _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {} // 主纹理
        _Brightness ("Brightness", Float) = 1 // 亮度
        _Saturation("Saturation", Float) = 1 // 饱和度
        _Contrast("Contrast", Float) = 1 // 对比度
    }

    SubShader {
        Pass {
            // 深度测试始终通过, 关闭深度写入
            ZTest Always ZWrite Off

            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert_img // 使用内置的vert_img顶点着色器
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"

            sampler2D _MainTex; // 主纹理
            half _Brightness; // 亮度
            half _Saturation; // 饱和度
            half _Contrast; // 对比度

            fixed4 frag(v2f_img i) : SV_Target { // v2f_img为内置结构体, 里面只包含pos和uv
                fixed4 tex = tex2D(_MainTex, i.uv); // 纹理采样
                fixed3 finalColor = tex.rgb * _Brightness; // 应用亮度_Brightness
                fixed luminance = 0.2125 * tex.r + 0.7154 * tex.g + 0.0721 * tex.b; // 计算亮度
                fixed3 luminanceColor = fixed3(luminance, luminance, luminance); // 饱和度为0、亮度为luminance的颜色
                finalColor = lerp(luminanceColor, finalColor, _Saturation); // 应用饱和度_Saturation
                fixed3 avgColor = fixed3(0.5, 0.5, 0.5); // 饱和度为0、亮度为0.5的颜色
                finalColor = lerp(avgColor, finalColor, _Contrast); // 应用对比度_Contrast
                return fixed4(finalColor, tex.a);
            }  

            ENDCG
        }
    }

    Fallback Off
}

说明： vert_img 是 Unity 内置的顶点着色器，v2f_img 是 Unity 内置的结构体变量，vert_img 和 v2f_img 的实现见→Shader常量、变量、结构体、函数。

运行效果：

1）调整亮度