Unity高斯模糊詳解

Unity中的高斯模糊是一種用於圖像處理的特殊算法。它可以對圖像進行模糊處理，使得圖像的邊緣變得更加柔和，從而達到一種視覺效果。

一、高斯模糊的基本原理

高斯模糊是基於正態分布函數的模糊算法。其基本原理是將圖像中的每一個像素點都按照正態分布函數進行加權，從而得到一個更加模糊的圖像。

在實際應用中，高斯模糊會使用一個卷積核來對每一個像素點進行計算。卷積核的大小可以自行定義，一般情況下，卷積核的大小越大，圖像的模糊效果也越明顯。

具體來說，卷積核的形式一般為一個二維矩陣。在高斯模糊的計算過程中，每個像素點都會和周圍的像素點一起被卷積核所覆蓋。卷積核中的數值代表了每個像素點的權重，較高的權重代表該像素點對於整個像素點的貢獻較大。卷積的過程會將所有像素點的權重相加起來得到一個新的像素點，從而實現圖像的模糊處理。

//C#代碼示例

void BlurImage(Texture src, RenderTexture dst, Vector2 blurSize, int iterations)
{
    //創建一個Shader
    Shader blurShader = Shader.Find("Custom/BlurShader");

    //創建一個Material
    Material blurMaterial = new Material(blurShader);

    //將圖片設置為激活狀態
    RenderTexture.active = src;

    //循環進行模糊處理
    for (int i = 0; i < iterations; i++)
    {
        //設置卷積核的大小
        blurMaterial.SetVector("_BlurSize", blurSize * i);

        //使用Material進行卷積
        Graphics.Blit(src, dst, blurMaterial);
    }
}

二、高斯模糊的應用場景

高斯模糊在遊戲中的應用非常廣泛。一些場景中，需要弱化圖像中的某些細節，或者給圖像添加一些特殊的效果，此時高斯模糊就能夠起到重要的作用。

常見的應用場景包括但不限於以下幾種：

1.景深特效

景深特效是模擬鏡頭焦距，使得景物的距離產生模糊或變形的效果。

//C#代碼示例

void DepthOfFieldBlur(Texture src, RenderTexture dst, float focalDistance, float focalRange, int iterations)
{
    //創建一個Shader
    Shader dofShader = Shader.Find("Custom/DoFShader");

    //創建一個Material
    Material dofMaterial = new Material(dofShader);

    //設置焦點距離以及範圍
    dofMaterial.SetFloat("_FocalDistance", focalDistance);
    dofMaterial.SetFloat("_FocalRange", focalRange);

    //進行模糊處理
    BlurImage(src, dst, new Vector2(1, 1), iterations);

    //使用Material進行景深處理
    Graphics.Blit(src, dst, dofMaterial);
}

2.運動模糊特效

運動模糊是是模擬物體在運動中產生的痕迹的效果。

//C#代碼示例

void MotionBlur(Texture src, RenderTexture dst, float blurSize, int iterations)
{
    //創建一個Shader
    Shader motionShader = Shader.Find("Custom/MotionBlurShader");

    //創建一個Material
    Material motionMaterial = new Material(motionShader);

    //設置模糊間隔
    motionMaterial.SetFloat("_BlurSize", blurSize);

    //進行模糊處理
    BlurImage(src, dst, new Vector2(0, 1), iterations);

    //使用Material進行交錯處理
    Graphics.Blit(src, dst, motionMaterial);
}

3.陰影特效

陰影特效是遊戲中經常使用的一種特效，為遊戲場景增加陰影的效果，給遊戲帶來更加逼真的感覺。

//C#代碼示例

void ShadowBlur(Texture src, RenderTexture dst, float blurSize, int iterations)
{
    //創建一個Shader
    Shader shadowShader = Shader.Find("Custom/ShadowBlurShader");

    //創建一個Material
    Material shadowMaterial = new Material(shadowShader);

    //設置陰影模糊的半徑
    shadowMaterial.SetFloat("_BlurSize", blurSize);

    //進行模糊處理
    BlurImage(src, dst, new Vector2(0, 1), iterations);

    //使用Material進行交錯處理
    Graphics.Blit(src, dst, shadowMaterial);
}

三、高斯模糊的優化方法

高斯模糊是一個非常消耗性能的算法。如果對其進行優化，可以大幅提高遊戲性能。

下面提供一些常見的優化方法：

1.降低卷積核大小

卷積核的大小對於高斯模糊的效果有很大的影響。如果像素點的卷積核太大，會導致圖像變得過於模糊，而且計算量也會很大。

可以通過降低卷積核的大小來進行優化，通過多次迭代的方式來模擬卷積核的效果，可以得到更好的圖像模糊效果。

2.使用快速傅里葉變換（FFT）算法

傅里葉變換（FFT）算法可以大幅提高高斯模糊的計算效率。在使用FFT算法時，需要將矩陣轉變為頻域的形式，然後進行逆變換得到模糊後的圖像。

使用FFT算法可以大幅提高高斯模糊的效率，但是其計算複雜度也會相對較高。因此，在使用FFT算法時需要進行權衡，根據具體情況進行選擇。

3.使用Shader進行優化

使用Shader進行高斯模糊處理可以大幅提高遊戲的性能。在Shader中通過改變卷積核的形狀和大小，可以模擬出不同的模糊效果。

在使用Shader進行高斯模糊處理時，可以將多次迭代的模糊效果合併到一個Shader中，從而減少計算量，提高效率。

//C#代碼示例

void ShaderBlur(Texture src, RenderTexture dst, int iterations)
{
    //創建一個Shader
    Shader blurShader = Shader.Find("Custom/BlurShader");

    //創建一個Material
    Material blurMaterial = new Material(blurShader);

    //將圖片設置為激活狀態
    RenderTexture.active = src;

    //循環進行模糊處理
    for (int i = 0; i < iterations; i++)
    {
        //設置卷積核的大小
        blurMaterial.SetVector("_BlurSize", new Vector2(i, i));

        //使用Material進行卷積
        Graphics.Blit(src, dst, blurMaterial);
    }
}

結論

高斯模糊是一種重要的圖像處理算法，在遊戲開發中得到了廣泛的應用。在使用高斯模糊時，需要根據具體情況合理調整卷積核的大小和圖像的迭代次數，同時還可以通過使用Shader以及優化算法等方式來提高高斯模糊的效率。