UnityShader高级篇——运动模糊（使用速度映射图实现）

原理：

像素的当前帧的NDC坐标（x,y值由uv映射而来，z值由深度值映射而来）——（使用_CurrentViewProjectionInverseMartix变换，并除以w分量）—— 像素的世界坐标 ——（使用_PreviousViewProjectionMatrix变换，并除以w分量）—— 像素的前一帧的NDC坐标 —— （当前帧NDC-前一帧NDC）—— 速度

1.此代码挂在摄像机上，使摄像机运动起来

using UnityEngine;  
using System.Collections;  
  
public class Translating : MonoBehaviour {  
  
    public float speed = 10.0f;  
    public Vector3 startPoint = Vector3.zero;  
    public Vector3 endPoint = Vector3.zero;  
    public Vector3 lookAt = Vector3.zero;  
    public bool pingpong = true;  
  
    private Vector3 curEndPoint = Vector3.zero;  
  
    // Use this for initialization  
    void Start () {  
        transform.position = startPoint;  
        curEndPoint = endPoint;  
    }  
      
    // Update is called once per frame  
    void Update () {  
        transform.position = Vector3.Slerp(transform.position, curEndPoint, Time.deltaTime * speed);  
        transform.LookAt(lookAt);  
        if (pingpong) {  
            if (Vector3.Distance(transform.position, curEndPoint) < 0.001f) {  
                curEndPoint = Vector3.Distance(curEndPoint, endPoint) < Vector3.Distance(curEndPoint, startPoint) ? startPoint : endPoint;  
            }  
        }  
    }  
}  

2.此代码挂在摄像机上

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class MotionBlurWithDepthTexture : PostEffectsBase
{
    public Shader MotionBlurShader;
    private Material _motionBlurMaterial = null;

    public Material Material
    {
        get
        {
            _motionBlurMaterial = CheckShaderAndCreateMaterial(MotionBlurShader, _motionBlurMaterial);
            return _motionBlurMaterial;
        }
    }

    //定义运动模糊时模糊图像使用的大小
    [Range(0.0f, 1.0f)] public float BlurSize = 0.5f;
    //定义一个Camera变量，获取该脚本所在的摄像机组建，得到摄像机的视角和投影矩阵
    private Camera _myCamera;

    public Camera Camera
    {
        get
        {
            if (_myCamera == null)
            {
                _myCamera = GetComponent();
            }
            return _myCamera;
        }
    }

    //定义一个变量保存 上一帧摄像机的视角 * 投影矩阵
    private Matrix4x4 _previousViewProjectionMatrix;

    //在OnEnable中设置摄像机的状态，以获得深度纹理
    void OnEnable()
    {
        Camera.depthTextureMode = DepthTextureMode.Depth;
    }

    void OnRenderImage(RenderTexture src, RenderTexture dest)
    {
        if (Material != null)
        {
            //将模糊大小传给Shader
            Material.SetFloat("_BlurSize", BlurSize);

            //使用 视角 * 投影矩阵 对NDC（归一化的设备坐标）下的顶点坐标进行变换，得到该像素在世界空间下的位置
            //计算前一帧与当前帧的位置差，生成该像素的速度

            //将 前一帧视角 * 投影矩阵 传给Shader
            Material.SetMatrix("_PreviousViewProjectionMatrix", _previousViewProjectionMatrix);
            //计算 当前帧视角 * 投影矩阵
            //Camera.projectionMatrix获得当前摄像机投影矩阵
            //Camera.worldToCameraMatrix获得当前摄像机视角矩阵
            Matrix4x4 currentViewProjectionMartix = Camera.projectionMatrix * Camera.worldToCameraMatrix;
            //计算 当前帧视角 * 投影矩阵 的逆矩阵
            Matrix4x4 currentViewProjectionInverseMartix = currentViewProjectionMartix.inverse;
            //将当前帧视角 * 投影矩阵 的逆矩阵 传递给Shader
            Material.SetMatrix("_CurrentViewProjectionInverseMartix", currentViewProjectionInverseMartix);
            //将 当前帧视角 * 投影矩阵 保存为 前一帧视角 * 投影矩阵
            _previousViewProjectionMatrix = currentViewProjectionMartix;

            Graphics.Blit(src, dest, Material);
        }
        else
        {
            Graphics.Blit(src, dest);
        }
    }
}

3.此Shader赋值给代码2

Shader "Unity Shaders Book/Chapter 13/MotionBlurWithDepthTexture"
{
	Properties
	{
		_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
		//模糊图像时使用的参数
		_BlurSize ("Blur Size", Float) = 1.0

		//这里并没有声明_PreviousViewProjectionMatrix和_CurrentViewProjectionInverseMartix
		//是因为Unity并没有提供矩阵类型的属性，但仍然可以在CG代码块中定义这些矩阵，并从脚本中设置它们
	}
	SubShader
	{
		CGINCLUDE
		#include "UnityCG.cginc"

		sampler2D _MainTex;
		//使用_MainTex_TexelSize变量来对深度纹理的采样坐标进行平台化差异处理
		half4 _MainTex_TexelSize;
		//Unity传递来的深度纹理
		sampler2D _CameraDepthTexture;
		//声明_PreviousViewProjectionMatrix和_CurrentViewProjectionInverseMartix
		float4x4 _PreviousViewProjectionMatrix;
		float4x4 _CurrentViewProjectionInverseMartix;
		half _BlurSize;

		//定义顶点着色器
		struct v2f {
			float4 pos : SV_POSITION;
			half2 uv : TEXCOORD0;
			//添加了用于深度纹理采样的纹理坐标变量
			half2 uv_depth : TEXCOORD1;
		};

		v2f vert(appdata_img v) {
			v2f o;
			o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
			o.uv = v.texcoord;
			o.uv_depth = v.texcoord;

			//平台差异化处理
			#if UNITY_UV_STARTS_AT_TOP
			if (_MainTex_TexelSize.y < 0) {
				o.uv_depth.y = 1 - o.uv_depth.y;
			}
			#endif

			return o;
		}

		//定义片元着色器
		fixed4 frag(v2f i) : SV_Target{
			//使用宏和纹理坐标对深度纹理进行采样，得到深度值
			float d = SAMPLE_DEPTH_TEXTURE(_CameraDepthTexture, i.uv_depth);

			//构建当前像素的NDC坐标,xy坐标由像素的纹理坐标映射而来，z坐标由深度值d映射而来
			float4 H = float4(i.uv.x * 2 - 1, i.uv.y * 2 - 1, d * 2 - 1, 1);
			//使用 当前帧的视角 * 投影矩阵 的逆矩阵 对H进行变换
			float4 D = mul(_CurrentViewProjectionInverseMartix, H);
			//把结果除以它的w分量，得到该像素世界空间下的坐标
			float4 worldPos = D / D.w;

			//像素当前帧NDC坐标
			float4 currentPos = H;

			//使用 前一帧视角 * 投影矩阵 变换世界空间的的坐标worldPos，并除以它的w分量，得到前一帧的NDC坐标
			float4 previousPos = mul(_PreviousViewProjectionMatrix, worldPos);
			previousPos /= previousPos.w;

			//计算当前帧与前一帧在屏幕空间下的位置差，得到该像素的速度
			float2 velocity = (currentPos.xy - previousPos.xy) / 2.0f;

			//使用速度值对邻域像素进行采样，相加后取平均值得到一个模糊效果，使用_BlurSize控制采样距离
			float2 uv = i.uv;
			float4 c = tex2D(_MainTex, uv);
			uv += velocity * _BlurSize;
			for (int it = 1; it < 3; it++, uv += velocity * _BlurSize) {
				float4 currentColor = tex2D(_MainTex, uv);
				c += currentColor;
			}
			c /= 3;

			return fixed4(c.rgb, 1.0);
		}
		ENDCG

		Pass
		{
			ZTest Always Cull Off ZWrite Off
			CGPROGRAM
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag			
			ENDCG
		}
	}
			Fallback Off
}