【URP】Unity[后处理]色彩偏移,中间调,高光增强-Lift,Gamma,Gain

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Lift、Gamma和Gain是Unity URP后处理系统中基于ASC CDL（美国电影摄影师协会色彩决策列表）标准的色彩分级工具，用于分别控制暗调、中间调和高光的色彩偏移与明度调整。以下是详细解析：

核心功能与参数含义

‌Lift‌

• 作用：控制暗调区域（Dark Tones）的色彩偏移和明度
• 参数：
  • 轨迹球：选择暗调色调偏移目标颜色
  • 滑块：调整轨迹球颜色的明度值
• 用例：增强阴影的冷色调（如电影感蓝色阴影）

‌Gamma‌

• 作用：通过幂函数调整中间调（Mid-range Tones）
• 参数：
  • 轨迹球：选择中间调色调偏移目标颜色
  • 滑块：控制中间调明度
• 用例：修正肤色偏黄问题

‌Gain‌

• 作用：增强高光（Highlights）信号强度
• 参数：
  • 轨迹球：选择高光色调偏移目标颜色
  • 滑块：调整高光明度
• 用例：模拟阳光照射的暖色高光

发展历史与技术背景

该技术源自电影工业的ASC CDL标准，用于跨平台色彩分级一致性。Unity HDRP/URP通过Volume系统将其引入实时渲染，替代了传统分离色调（Split Toning）的非标准化操作。Gamma校正则源于CRT显示器的非线性响应曲线（gamma≈2.2），现代渲染管线通过线性工作流（Linear Space）避免计算失真。

原理

Lift、Gamma和Gain是Unity URP后处理中基于ASC CDL标准的色彩分级工具，其底层原理涉及色彩空间转换与影调分离控制：

底层原理

• ‌Lift ‌
  • 原理：通过向量乘法调整暗调区域（RGB值<0.18），公式为output = input + (liftColor * (1 - input))，其中liftColor为轨迹球选择的HDR颜色
  • 示例：设置lift为(0.1, 0, -0.05)会使阴影偏蓝且降低暗部密度
• ‌Gamma ‌
  • 原理：对中间调（0.18<RGB值<0.8）应用幂函数output = pow(input, 1/gammaValue)，gammaValue通过滑块与轨迹球颜色混合计算
  • 示例：gamma设为(0.9, 1.1, 1.0)会使红色通道更亮、绿色更暗
• ‌Gain ‌
  • 原理：对高光（RGB值>0.8）进行线性增强output = input * gainColor，gainColor包含轨迹球色相和滑块明度
  • 示例：gain设为(1.2, 1.0, 0.8)会创建暖色高光效果

实现流程示例

• 通过Volume系统访问LiftGammaGain覆盖层

• 使用Vector4传递参数（RGB分量+Alpha保留）

• 实时修改参数会立即影响渲染管线

• LiftGammaGainExample.cs

  using UnityEngine.Rendering;
  using UnityEngine.Rendering.Universal;
  
  public class LiftGammaGainController : MonoBehaviour {
      public VolumeProfile profile;
  
      void Update() {
          if(profile.TryGet(out LiftGammaGain lgg)) {
              // 动态调整Lift（时间变化的蓝色阴影）
              lgg.lift.value = new Vector4(
                  0.1f, 
                  0.05f * Mathf.Sin(Time.time), 
                  -0.1f, 
                  1f
              );
  
              // Gamma中间调增强
              lgg.gamma.value = new Vector4(1.1f, 1.1f, 1.1f, 1f);
  
              // 高光增益（金色高光）
              lgg.gain.value = new Vector4(1.5f, 1.3f, 0.8f, 1f);
          }
      }
  }

技术细节

• ‌色彩空间‌：所有计算在线性空间（Linear Color Space）执行，需在Player Settings中启用
• ‌性能优化 ‌：每个参数的轨迹球计算在Shader中通过mix()函数插值实现，避免分支判断
• ‌混合模式‌：与Color Grading其他效果（如Tonemapping）按URP渲染顺序叠加处理

典型应用场景

• ‌电影感调色‌：Lift(-0.1,0,0.1)冷阴影 + Gamma中性 + Gain(1.3,1.2,1.0)暖高光
• ‌风格化渲染‌：Gamma(0.8,0.8,1.5)增强蓝色中间调，配合高对比度Lift/Gain
• ‌昼夜转换‌：通过脚本动态插值Lift值实现阴影色调随时间变化

URP实现流程

‌基础配置‌

• 启用URP管线的Post Processing功能
• 摄像机勾选Rendering > Post Processing选项

‌Volume系统设置‌

csharp
// 创建Global Volume并添加Lift Gamma Gain覆盖
using UnityEngine.Rendering;
using UnityEngine.Rendering.Universal;

public class SetupPostProcessing : MonoBehaviour {
    void Start() {
        var volume = gameObject.AddComponent<Volume>();
        volume.profile = ScriptableObject.CreateInstance<VolumeProfile>();
        volume.profile.Add<LiftGammaGain>(true);
    }
}

‌参数动态控制示例‌

csharp
// 运行时调整Gain参数
VolumeProfile profile = GetComponent<Volume>().profile;
if(profile.TryGet(out LiftGammaGain lgg)) {
    lgg.gain.value = new Vector4(1.2f, 1.1f, 0.9f, 1f);// RGB增益
}

完整示例项目配置

‌场景搭建‌

• 创建URP项目（2021.3+版本）
• 安装Universal RP和Post Processing包

‌Volume配置步骤‌

• Hierarchy右键 > Volume > Global Volume
• Inspector中点击Add Override > Color Adjustments > Lift Gamma Gain

‌参数联动案例‌

• ‌电影化调色‌：Lift偏蓝(-0.1, -0.05, 0.1)，Gamma中性(0,0,0)，Gain偏橙(0.1, 0.05, -0.05)
• ‌风格化场景‌：提升Gain亮度(1.5,1.5,1.5)增强卡通感

技术注意事项

• 线性空间（Linear Color Space）下效果更准确，需在Project Settings > Player > Other Settings中设置
• 与Shadow/Midtones/Highlights效果类似，但Lift Gamma Gain遵循工业标准，调色更可控

通过轨迹球和滑块的组合控制，开发者可实现从自然色彩校正到艺术化风格渲染的全流程控制

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