Unity Shader 径向模糊与径向 UV 变形速度感 · 冲击波效果完全指南

Section 01

效果目标与使用场景

**径向模糊(Radial Blur)**是一种以屏幕(或世界空间某点)为中心, 沿"中心→当前像素"方向做多步偏移采样并加权混合的后处理技术。 它能制造出镜头快速推进、子弹时间、冲击波爆炸等极具视觉冲击力的效果。

典型应用场景

  • 技能释放 --- 大招激活瞬间的速度推进感
  • 爆炸 / 核弹 --- 环形冲击波 UV 扭曲
  • 飞行 / 超速 --- 持续径向模糊配合速度参数
  • 受击反馈 --- 短暂的径向击打震荡
  • 传送门 / 瞬移 --- 进入时镜头拉扯感

Section 02

核心原理:径向 UV 偏移

理解径向模糊的关键,在于理解"采样方向"的构造。 对于屏幕上的任意像素 P(u,v), 其模糊方向就是从中心 C 指向 P 的向量。

核心数学

dir = normalize(uv − center)``sampleUVi = uv + dir × strength × (i / numSamples)``color = Σ tex2D(sampleUVi) / numSamples

strength 控制最大偏移量;numSamples 控制质量;i 从 0 到 numSamples−1

💡

与高斯模糊的本质区别高斯模糊各方向均匀采样,产生无方向的柔化; 径向模糊的采样点全部沿"中心→像素"方向排列,因此产生具有方向感的运动拖影。

径向 UV 变形 vs 径向模糊

严格来说,"径向 UV 变形"指仅移动一次采样位置 (单步), 用于创造空间扭曲、哈哈镜、折射感等; "径向模糊"是在变形基础上做多步累加,将拖影混合进来。 两者使用同一套偏移公式,差异在于采样次数与混合方式。

技术 采样次数 视觉效果 主要用途
径向 UV 变形 1 空间扭曲、镜头畸变 冲击波轮廓、传送门
径向模糊(低质量) 4--8 轻微运动拖影 移动提示、受击
径向模糊(高质量) 16--32 平滑速度线 技能释放、超速
混合变体 8--16 + mask 局部扭曲+模糊 爆炸冲击波复合

Section 03

URP 后处理管线配置

在 URP 中实现屏幕后处理有多种方式。 Unity 2022+ 提供的 Full Screen Pass Renderer Feature 是最推荐的方案------ 无需手写 C# Blit 逻辑,直接将 Material 挂上即可。

1

创建 URP Renderer Feature

在 Project 中创建 Universal Renderer Data → 点击 Add Renderer Feature → 选择 Full Screen Pass Renderer Feature 。将其注入到 After Rendering Post Processing 事件。

2

创建 Shader 与 Material

新建 Shader Graph.shader 文件,使用 _BlitTexture 作为源纹理输入。创建对应 Material,填入后处理参数。

3

挂载 Material 到 Feature

将 Material 拖入 Full Screen Pass 的 Pass Material 字段,设置 Pass Index 为 0。Feature 会在每帧渲染后自动将屏幕 Blit 一次。

4

通过脚本动态控制强度

使用 material.SetFloat("_Strength", value) 在游戏逻辑中动态调整模糊强度,配合 DOTween 或 Coroutine 做淡入淡出。

⚠️

注意 URP 版本差异 Full Screen Pass Renderer Feature 在 URP 14(Unity 2022.2)中正式可用。 旧版 URP 需要自定义 ScriptableRendererFeature + 手写 Blit Pass。 建议升级到 Unity 2022.3 LTS 或更新版本。

(可选)自定义 Renderer Feature --- C#

若使用旧版 URP 或需要更精细控制,以下是最小 Renderer Feature 实现:

cs 复制代码
using UnityEngine;
using UnityEngine.Rendering;
using UnityEngine.Rendering.Universal;
public class RadialBlurFeature : ScriptableRendererFeature
{
    public Material blurMaterial;
    public RenderPassEvent renderPassEvent = RenderPassEvent.AfterRenderingPostProcessing;
    private RadialBlurPass pass;
    public override void Create()
    {
        pass = new RadialBlurPass(blurMaterial, renderPassEvent);
    }
    public override void AddRenderPasses(ScriptableRenderer renderer, ref RenderingData renderingData)
    {
        if (blurMaterial != null)
            renderer.EnqueuePass(pass);
    }
}
// ── 内嵌 Pass ──────────────────────────────────
public class RadialBlurPass : ScriptableRenderPass
{
    private Material mat;
    private RTHandle tempRT;
    public RadialBlurPass(Material m, RenderPassEvent evt)
    {
        mat = m;
        renderPassEvent = evt;
    }
    public override void Execute(ScriptableRenderContext context, ref RenderingData renderingData)
    {
        var cmd = CommandBufferPool.Get("RadialBlur");
        // Blit 当前帧到自身(使用 mat 处理)
        Blitter.BlitCameraTexture(cmd, colorTarget, colorTarget, mat, 0);
        context.ExecuteCommandBuffer(cmd);
        CommandBufferPool.Release(cmd);
    }
}

Section 04

核心 Shader 完整实现

以下是完整的径向模糊 HLSL Shader。 代码逐行拆解,关键行高亮显示。 核心逻辑位于 frag 函数第 ①②③ 步。

🎯

阅读重点黄色高亮行是径向模糊的核心逻辑------方向计算、步进偏移与颜色累加。 其余为 URP 模板代码,可直接复用。

cs 复制代码
Shader "PostProcess/RadialBlur"
{
    Properties
    {
        // 模糊中心,默认屏幕中心 (0.5, 0.5)
        _Center      ("Center", Vector) = (0.5, 0.5, 0, 0)
        // 单步偏移强度,范围 0.001~0.05
        _Strength    ("Strength", Range(0, 0.1)) = 0.01
        // 采样步数,值越高越平滑
        _Samples     ("Samples",  Range(2, 32))  = 8
    }
    SubShader
    {
        // URP 全屏后处理标准标签
        Tags { "RenderPipeline" = "UniversalPipeline" }
        ZWrite Off  ZTest Always  Cull Off
        Pass
        {
            HLSLPROGRAM
            #pragma vertex   Vert
            #pragma fragment Frag
            // URP 核心库:包含 Blitter、_BlitTexture 等宏
            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.core/Runtime/Utilities/Blit.hlsl"
            // ① 属性在 HLSL 侧的声明
            CBUFFER_START(UnityPerMaterial)
                float2 _Center;
                float  _Strength;
                int    _Samples;
            CBUFFER_END
            // Vert:直接使用 URP Blitter 提供的顶点着色器
            Varyings Vert(Attributes input)
            {
                return Vert(input); // Blit.hlsl 中已定义
            }
            // ── 核心 Fragment Shader ─────────────────────
            half4 Frag(Varyings input) : SV_Target
            {
                // 获取当前像素 UV
                float2 uv = input.texcoord;
                // ② 计算从中心到当前像素的方向向量(归一化)
                float2 dir = normalize(uv - _Center + 1e-5);
                // ③ 多步偏移采样,累加颜色
                half4 color = 0;
                int numSamples = clamp(_Samples, 2, 32);
                UNITY_UNROLL // 展开循环,避免 GPU 分支惩罚
                for (int i = 0; i < numSamples; i++)
                {
                    // 当前步的偏移量(线性插值从0到strength)
                    float t = (float)i / (float)(numSamples - 1);
                    float2 sampleUV = uv + dir * _Strength * t;
                    // 钳制到 [0,1],避免边缘采样越界
                    sampleUV = clamp(sampleUV, 0.001, 0.999);
                    // 采样屏幕纹理并累加
                    color += SAMPLE_TEXTURE2D(_BlitTexture, sampler_BlitTexture, sampleUV);
                }
                // ④ 求平均,得到最终像素颜色
                color /= (float)numSamples;
                return color;
            }
            ENDHLSL
        }
    }
}

逐段解析

① Properties 属性声明

_Strength:控制每步偏移量,值越大模糊范围越广。 典型范围 0.005 ~ 0.04 ,超过 0.05 会产生明显采样失真。 _Samples:整型,控制循环次数。 建议在 C# 端以 KeywordEnum 区分高中低档, 避免运行时浮点转整型的分支开销。

② 方向向量 dir 的构造

float2 dir = normalize(uv - _Center)

这是整个算法最关键的一行。
uv 是当前像素的屏幕 UV(0~1),_Center 默认 (0.5, 0.5)。

subtract 得到从中心到像素的向量,normalize 归一化使步距均匀。

📐

为什么要 normalize? 不归一化时,靠近中心的像素偏移量极小(几乎不模糊), 靠近屏幕边缘的像素偏移量极大(过度模糊), 产生中心清晰、边缘拖影失控的不均匀效果。 normalize 后所有方向的步长相同 ,模糊强度仅由 _Strength 控制。

③ 采样循环与混合

循环 numSamples 次,每次将 UV 沿 dir 方向 步进 _Strength × (i / numSamples), 累加颜色后除以步数。 这是一个等距线性采样策略------ 采样点均匀分布在"当前位置"到"当前位置 + dir × strength"的线段上。

Section 05

参数调优与性能权衡

径向模糊的性能开销主要来自纹理采样次数 。 每个像素执行 N 次 SAMPLE_TEXTURE2D, 全屏 1080p 下总采样数 = 1920 × 1080 × N。 理解这一点,才能在视觉质量与帧率之间做出正确的权衡。

采样步数 vs 视觉质量

步数 (N) 1080p 总采样 视觉效果 移动端适用 推荐场景
4 ~830 万 条带感明显 适用 轻微受击、闪光
8 ~1665 万 基本平滑 推荐 普通技能、传送
16 ~3330 万 平滑流畅 谨慎 大招、速度感主视效
32 ~6660 万 电影级质量 不适用 PC/主机,过场动画

🚀

半分辨率优化 对移动端或低端机,可先将屏幕降采样到 1/2 分辨率再做径向模糊, 最后 Upscale 合并回来。 性能降低至原来的 1/4,肉眼难以察觉质量差异。 URP 中通过 RenderTextureDescriptor 指定 width/2, height/2 创建 RT。

Strength 参数指南

_Strength 值 视觉感受 适用效果
0.003 ~ 0.008 微弱拖影 常态速度感、移动提示
0.010 ~ 0.020 明显速度线 冲刺、技能前摇
0.025 ~ 0.040 强烈冲击 大招释放、爆炸冲击波
> 0.050 严重失真 仅特殊艺术风格

避免常见问题

⚠️

边缘采样越界 当像素靠近屏幕边缘,sampleUV 可能超出 [0,1] 范围,导致采样拉扯到对边。 解决方案:在采样前 sampleUV = clamp(sampleUV, 0.001, 0.999) 或使用 CLAMP 纹理寻址模式(URP 默认已启用)。

⚠️

中心点 UV 奇点 当 uv 恰好等于 center 时,normalize(float2(0,0)) 会产生 NaN。 在 normalize 前加 epsilon 保护: float2 dir = normalize(uv - _Center + 1e-5), 或用 length(uv - _Center) > 0.001 做条件分支。

Section 06

进阶变体:冲击波 vs 速度感

变体 A:冲击波(环形 UV 扭曲)

纯径向模糊覆盖整个屏幕。 真实爆炸冲击波是一个向外扩张的环形 ------ 仅在环形边界处扭曲 UV,内部与外部保持清晰。 通过给 Strength 乘以一个环形 Mask 实现:

cs 复制代码
// 冲击波参数
float _WaveRadius;  // 当前波前半径(0→1,随时间扩大)
float _WaveWidth;   // 波前宽度(控制扭曲带宽)
float _WaveStrength; // 扭曲强度
half4 FragShockwave(Varyings input) : SV_Target
{
    float2 uv = input.texcoord;
    float2 offset = uv - _Center;
    // 当前像素到中心的距离(考虑屏幕宽高比)
    float dist = length(offset * float2(_ScreenParams.x / _ScreenParams.y, 1.0));
    // 环形 Mask:仅在 [waveRadius - width/2, waveRadius + width/2] 内有效
    float ring = smoothstep(_WaveRadius - _WaveWidth, _WaveRadius, dist)
              * smoothstep(_WaveRadius + _WaveWidth, _WaveRadius, dist);
    // 将 Strength 乘以环形 Mask,仅波前区域产生扭曲
    float2 dir = normalize(offset + 1e-5);
    float2 warpUV = uv + dir * ring * _WaveStrength;
    return SAMPLE_TEXTURE2D(_BlitTexture, sampler_BlitTexture, warpUV);
}

变体 B:速度感(带径向衰减)

速度感效果通常需要:中心清晰 + 边缘模糊。 将 Strength 乘以一个从中心向外线性增大的权重, 中心区域几乎不模糊,边缘拖影最强:

cs 复制代码
half4 FragSpeedBlur(Varyings input) : SV_Target
{
    float2 uv = input.texcoord;
    float2 offset = uv - _Center;
    // 到中心的距离,范围 0(中心)→ ~0.7(角落)
    float dist = length(offset);
    // 径向衰减:边缘全强度,中心强度为 0
    // pow(dist * 2, 1.5) 使衰减更陡峭,中心更清晰
    float falloff = saturate(pow(dist * 2.0, 1.5));
    float effectiveStrength = _Strength * falloff;
    float2 dir = normalize(offset + 1e-5);
    half4 color = 0;
    int numSamples = 8;
    for (int i = 0; i < numSamples; i++)
    {
        float t = (float)i / (float)(numSamples - 1);
        // 使用 effectiveStrength(含衰减)代替原始 _Strength
        float2 sampleUV = clamp(uv + dir * effectiveStrength * t, 0.001, 0.999);
        color += SAMPLE_TEXTURE2D(_BlitTexture, sampler_BlitTexture, sampleUV);
    }
    return color / (float)numSamples;
}

变体 C:脉冲控制(配合 C# 动画曲线)

实际游戏中不会持续保持高强度模糊,而是在技能激活时做一次瞬间峰值 + 快速衰减。 以下 C# 脚本展示如何用 AnimationCurve 精确控制时序:

cs 复制代码
using System.Collections;
using UnityEngine;
public class RadialBlurController : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private Material blurMaterial;
    // 在 Inspector 中可视化编辑强度随时间的变化曲线
    [SerializeField] private AnimationCurve strengthCurve = AnimationCurve.EaseInOut(0, 0, 1, 0);
    [SerializeField] private float peakStrength = 0.03f;
    [SerializeField] private float duration    = 0.6f;
    private static readonly int StrengthID = Shader.PropertyToID("_Strength");
    private static readonly int CenterID   = Shader.PropertyToID("_Center");
    /// <summary>在指定屏幕位置触发一次冲击波脉冲</summary>
    public void Trigger(Vector2 screenCenter)
    {
        if (blurMaterial == null) return;
        blurMaterial.SetVector(CenterID, new Vector4(screenCenter.x, screenCenter.y, 0, 0));
        StartCoroutine(BlurRoutine());
    }
    private IEnumerator BlurRoutine()
    {
        float elapsed = 0f;
        while (elapsed < duration)
        {
            elapsed += Time.deltaTime;
            float t = elapsed / duration;
            // 从曲线采样强度,乘以峰值
            float strength = strengthCurve.Evaluate(t) * peakStrength;
            blurMaterial.SetFloat(StrengthID, strength);
            yield return null; // 等待下一帧
        }
        // 结束后重置为 0,关闭效果
        blurMaterial.SetFloat(StrengthID, 0f);
    }
}
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