Shader2D: 一些2D效果的Shader实现

Posted 2020-09-09 _夜风_

刚刚开源了自己积累的一些2D效果的Shader实现，项目GitHub地址。效果在下面列出，我使用的Unity版本是5.3.5p8（当前已更新到5.6.0f3），可用不低于此版本的unity打开查看。需要注意的是，我的实现初衷在于原理的理解，并未斟酌优化，如果项目中使用请考虑优化。本文会不定期更新，添加新研究的效果。后面如果有时间，我可能会开一系列博客详细写写每个效果的原理和实现细节，欢迎朋友和我一起讨论。（P.S. 如果对你有帮助，别忘了点GitHub右上角的star，谢谢！）

• Blur 效果: 模糊 原理: 采样附近上下左右四个相邻像素的颜色，与当前像素颜色按比例混合（简单滤波）
  
  原图（左）                               模糊效果图（右）
• BlurBox 效果: box模糊 原理: 采样周边8个相邻像素的颜色，与当前像素颜色按平均比例混合（Box滤波器）
• BlurGauss 效果: 高斯模糊 原理: 采样周边8个相邻像素的颜色，与当前像素颜色按比例混合（高斯滤波器）

• Sharpen 效果: 拉普拉斯锐化 原理: 先将自身与周围的8个象素相减，表示自身与周围象素的差别，再将这个差别加上自身作为新象素的颜色
  
  原图（左上）、Laplace锐化（右上）、模糊-Box过滤器（左下）、模糊-高斯过滤器（右下）

• CircleHole 效果: 圆形遮挡过场动画 原理: 圆形遮盖随时间缩小，用于过场动画
  

• EarthRotate 效果: 地球旋转动画 原理: 天空盒，UV动画。这个漂亮的实现来自风宇冲的blog
  http://blog.sina.com.cn/lsy835375
  

• Emboss 效果: 浮雕 原理: 图像的前景前向凸出背景。把象素和左上方的象素进行求差运算，并加上一个灰度(背景)。
  
  原图（左）、浮雕效果（右）

• Pencil 效果: 铅笔画描边 原理: 如果在图像的边缘处，灰度值肯定经过一个跳跃，我们可以计算出这个跳跃，并对这个值进行一些处理，来得到边缘浓黑的描边效果，就像铅笔画一样。
  
  原图（左）、铅笔画（右）

• Fade 效果: 渐隐 原理: 根据距离渐隐渐现
  

• Flash 效果: 闪光特效 原理: 叠加平行四边形亮光带，随时间运动划过图片，就像一束光带飘过
  

• Gray 效果: 灰化 原理: 0.3*R, 0.59*G, 0.11*B
  
  原图（左）、灰化（右）

• OldPhoto 效果: 老照片 原理: r = 0.393*r + 0.769*g + 0.189*b; g = 0.349*r + 0.686*g + 0.168*b; b = 0.272*r + 0.534*g + 0.131*b;
  
  原图（左）、旧照片效果图（右）

• HexagonClip 效果: 正六边形裁剪 原理:
  
  原图（左）、正六边形裁剪（右）

• Mosaic 效果: 马赛克 原理: n x n方块内取同一颜色
  
  原图（左）、马赛克效果图（右）

• InnerGlow 效果: 内发光 原理: 采样周边像素alpha取平均值，叠加发光效果
• OutterGlow 效果: 外发光 原理: 采样周边像素alpha取平均值，给外部加发光效果(1-col.a可避免内部发光)
  
  内发光、外发光
• RoundRect 效果: 圆角 原理: 最简单的笨方法，效率差

• RoundCorner 效果: 同上 原理: 比较巧妙的算法，效率高。详见:
  http://www.cnblogs.com/jqm304775992/p/4987793.html
  
  原图（左）、圆角1（中）、圆角2（右）

• Saturation 效果: 调整饱和度 原理: RGB转HSL，增加S再转回RGB
  
  原图（左）、提高饱和度（右）

• SectorWarp 效果: 扇形映射 原理: 采样图片上的点，映射到一个扇形区域中
  
  原图（左）、扇形映射（右）

• SeqAnimate 效果: 序列帧动画 原理: 从mxn的动画图片中扣出当前帧动作图
  

• Shutter 效果: 百叶窗 原理: 划定窗页宽度，2张纹理间隔采样
  

• Twirl 效果: 旋转效果 原理: 旋转纹理UV坐标，越靠近中心旋转角度越大，越往外越小

• TwirlEffect 效果: 旋转效果 原理: 旋转纹理UV坐标。相比上一个，这个没有根据距离调整角度，并且演示了屏幕后处理特效
  
  原图（左）、旋转（右）

• Vortex 效果: 旋涡效果 原理: 旋转纹理UV坐标。相比Twirl，离中心越远，旋转角度越大。
  
  原图（左）、旋涡效果（右）

• HDR 效果: HDR效果 原理: 让亮的地方更亮，同时为了过渡更平滑柔和，亮度采用高斯模糊后的亮度（灰度值）
  
  原图（上）、HDR效果（下）

• WaterColor 效果: 水彩画 原理: 随机采样周围颜色，模拟颜色扩散；然后把RGB由原来的8位量化为更低位，这样颜色的过渡就会显得不那么的平滑，呈现色块效果。
  
  原图（左）、水彩画效果（右）

• Wave 效果: 波浪效果 原理: 让顶点的Y轴按正弦或余弦变化。
  

• WaterRipple 效果: 水滴波动效果 原理: 正弦波，越远波长越长，振幅越小。
  
  原图（左）、水滴波动效果（右）

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参考

1. Java Image Filters http://www.jhlabs.com/index.html 一款基于Java的图像处理类库，在图像滤镜特效方面，非常强大，几乎提供了PS上大部分的图像特效，比如反色、扭曲、水波等效果。本文一些效果的算法参考了此项目。

2. 数字图像处理 随便一本高校用的教材即可。

3. 其它一些参考已经在具体效果的原理中列出。如有遗漏请指出，谢谢。