【從UnityURP開始探索遊戲渲染】專欄-直達

Unity URP中的Color Adjustments後處理效果用於調整最終渲染圖像的整體色調、亮度和對比度，是優化視覺表現的核心工具。其發展歷史可追溯至Unity 4.X時代的色彩校正曲線和3D查找紋理技術，早期通過手動調節RGB通道曲線實現基礎調色功能，而在URP中已整合為標準化體積框架下的模塊化組件。

底層原理

Unity URP中的Color Adjustments後處理效果基於渲染管線中的片段着色器操作，其核心原理是通過線性空間下的數學變換調整像素顏色值。該效果在色調映射階段前執行，作用於HDR顏色緩衝區的數據

• ‌曝光調整‌：通過pow(2, postExposure)對RGB通道進行指數級亮度縮放，模擬相機曝光補償機制。計算過程發生在線性顏色空間，避免伽馬校正干擾。
• ‌對比度計算‌：採用中間灰值(0.5)作為基準點，使用saturate((color.rgb - 0.5) * contrast + 0.5)公式擴展或壓縮動態範圍，其中saturate確保結果在[0,1]範圍內。
• ‌色調/飽和度‌：將RGB轉換到HSV色彩空間，調整H分量實現色相旋轉，S分量控制顏色純度，最後轉回RGB空間.

實現示例

以下為URP內置着色器中顏色調整的核心代碼邏輯：

• ‌曝光計算‌：採用2的冪次方實現物理正確的曝光模擬
• ‌HSV轉換‌：通過幾何插值法避免三角函數運算提升性能
• ‌動態範圍保護‌：使用step()和saturate()防止數值溢出

• ColorAdjustment.hlsl

  // 線性空間下的顏色處理函數
  half3 ApplyColorAdjustments(half3 color, float postExposure, float contrast, float hueShift, float saturation)
  {
      // 曝光調整
      color *= exp2(postExposure);
  
      // 對比度計算
      color = (color - 0.5h) * contrast + 0.5h;
  
      // RGB轉HSV
      half4 k = half4(0.0, -1.0/3.0, 2.0/3.0, -1.0);
      half4 p = lerp(half4(color.bg, k.wz), half4(color.gb, k.xy), step(color.b, color.g));
      half4 q = lerp(half4(p.xyw, color.r), half4(color.r, p.yzx), step(p.x, color.r));
      float d = q.x - min(q.w, q.y);
      float e = 1.0e-10;
      half3 hsv = half3(abs(q.z + (q.w - q.y)/(6.0 * d + e)), d/(q.x + e), q.x);
  
      // 色相/飽和度調整
      hsv.x += hueShift;
      hsv.y *= saturation;
  
      // HSV轉RGB
      return HsvToRgb(hsv);
  }

該效果在URP渲染流程中通過Volume系統注入參數，最終由FinalPost.shader在渲染目標上執行全屏繪製。色彩調整的運算順序遵循：曝光→對比度→色調/飽和度→顏色濾鏡，確保各階段調整互不干擾.

核心參數與功能

• ‌Post Exposure‌：以EV單位調整場景整體曝光度，作用於HDR效果後、色調映射前，不影響處理鏈中其他效果。
• ‌Contrast‌：擴展（正值）或收縮（負值）色調範圍，增強視覺層次感。
• ‌Color Filter‌：通過顏色選擇器對渲染結果進行乘法着色，實現整體色調偏移。
• ‌Hue Shift‌：全局調整所有顏色的色相值，常用於風格化渲染。
• ‌Saturation‌：控制顏色強度，負值可生成灰度圖像。

實現流程示例

‌創建後處理體積‌

• 添加空GameObject並掛載Volume組件
• 新建配置文件（如ColorProfile），通過Add Override > Post-processing添加Color Adjustments效果

‌相機配置‌

• 啓用相機的Post Processing選項
• 在Volume Mask中匹配後處理體積的圖層（如PostProcessLayer1）

‌參數調試‌

• 調整Contrast至1.2增強場景對比度
• 設置Color Filter為淺藍色實現冷色調風格化

實際應用案例

• ‌恐怖遊戲‌：降低飽和度至-30並微調色相，營造壓抑氛圍
• ‌開放世界‌：動態調整曝光度模擬晝夜光照變化

以下為完整URP實現代碼示例：

• 腳本掛載至含Volume組件的對象
• 通過Inspector動態修改參數值
• 支持運行時效果切換

• ColorAdjustmentSetup.cs

  using UnityEngine;
  using UnityEngine.Rendering;
  using UnityEngine.Rendering.Universal;
  
  public class ColorAdjustmentSetup : MonoBehaviour
  {
      [SerializeField] private VolumeProfile profile;
      [SerializeField] private float contrast = 1.2f;
      [SerializeField] private Color colorFilter = new Color(0.8f, 0.9f, 1f);
  
      void Start()
      {
          if (profile.TryGet(out ColorAdjustments adjustments))
          {
              adjustments.contrast.value = contrast;
              adjustments.colorFilter.value = colorFilter;
          }
      }
  }

該技術通過分離渲染管線與美術控制，實現了非破壞性工作流，成為現代遊戲開發的標準實踐

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