【Unity Shader URP】屏幕空间扭曲后处理（Screen Space Distortion）实战教程

文章目录

• • [0. 效果预览](#0. 效果预览)
  • [1. 原理简述](#1. 原理简述)
  • [2. 功能点](#2. 功能点)
  • [3. 完整实现](#3. 完整实现)
  • • [3.1 完整 Shader](#3.1 完整 Shader)
    • [3.2 C# Renderer Feature](# Renderer Feature)
  • [4. URP Renderer Asset 设置](#4. URP Renderer Asset 设置)
  • • [4.1 找到 URP Renderer Asset](#4.1 找到 URP Renderer Asset)
    • [4.2 启用 Opaque Texture（可选）](#4.2 启用 Opaque Texture（可选）)
  • [5. 使用方法](#5. 使用方法)
  • [6. 参数说明](#6. 参数说明)
  • • [Shader 参数](#Shader 参数)
    • [C# Feature 参数](# Feature 参数)
  • [7. 变体与扩展](#7. 变体与扩展)
  • • [变体 1：爆炸冲击波（径向扩散）](#变体 1：爆炸冲击波（径向扩散）)
    • [变体 2：局部区域扭曲（遮罩控制）](#变体 2：局部区域扭曲（遮罩控制）)
    • [变体 3：色差扭曲（Chromatic Aberration）](#变体 3：色差扭曲（Chromatic Aberration）)
  • [8. 常见问题](#8. 常见问题)
  • [9. 性能建议](#9. 性能建议)

0. 效果预览

屏幕空间扭曲（Screen Space Distortion）是一种全屏后处理效果：用噪声图偏移屏幕 UV，让整个画面产生热浪、冲击波、迷幻折射等视觉扭曲。与 UV 扭曲 Shader 不同，它作用于整个屏幕，不依赖具体物体的 UV，适合做爆炸冲击波、传送门边缘、中毒/眩晕状态等全屏特效。

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1. 原理简述

屏幕空间扭曲的本质：用噪声图偏移屏幕 UV，再用偏移后的 UV 重新采样屏幕颜色缓冲，让整个画面"错位"。

核心公式：

float2 screenUV = input.texcoord;                                  // 屏幕 UV [0,1]
float2 noise    = SAMPLE_TEXTURE2D(_NoiseTex, ..., uv).rg * 2.0 - 1.0; // [-1,1]
float2 distortedUV = screenUV + noise * _Strength;                // 偏移后的屏幕 UV
half4  col = SAMPLE_TEXTURE2D(_BlitTexture, sampler_LinearClamp, distortedUV); // 重采样

与普通 UV 扭曲的区别：

	UV 扭曲	屏幕空间扭曲
作用范围	单个物体的贴图 UV	整个屏幕
采样目标	物体自身贴图	屏幕颜色缓冲
典型用途	水面、护盾表面	爆炸冲击波、全屏眩晕
需要 C# 配合	否	是（ScriptableRendererFeature）

URP 实现思路：

URP 中全屏后处理需要通过 ScriptableRendererFeature + ScriptableRenderPass 注入渲染管线。关键在于两步 Blit：

1. 在不透明渲染完成后，把当前颜色缓冲复制到一张临时 RT（_tempRT）
2. 用扭曲 Shader 把 _tempRT 作为输入（即 _BlitTexture），输出扭曲结果写回颜色缓冲

为什么要两步？ Blitter.BlitCameraTexture 不能把同一张 RT 既作为输入又作为输出，必须先 copy 到临时 RT，再从临时 RT 读取并写回。

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2. 功能点

• 全屏噪声扭曲：用噪声图偏移屏幕 UV，重采样颜色缓冲
• 动态滚动：噪声 UV 随时间滚动，产生流动感
• 强度可调 ：_Strength 控制扭曲幅度，支持运行时动态修改
• 噪声缩放 ：_NoiseScale 控制扭曲纹理的粗细
• 边缘衰减：屏幕边缘扭曲强度渐变为 0，避免画面边缘撕裂感
• C# 运行时控制：通过脚本动态修改材质参数（如爆炸时瞬间拉高再衰减）

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3. 完整实现

本效果由两个文件组成：

文件	职责
ScreenDistortion_URP.shader	读取 _BlitTexture，计算噪声偏移，输出扭曲结果
ScreenDistortionFeature.cs	在不透明渲染后截取屏幕、执行两步 Blit

3.1 完整 Shader

Shader "Custom/ScreenDistortion_URP"
{
    Properties
    {
        _NoiseTex    ("Noise Texture (RG)", 2D) = "gray" {}
        _Strength    ("Distort Strength", Range(0, 0.05)) = 0.015 // 扭曲强度，建议不超过 0.05
        _NoiseScale  ("Noise Scale", Float) = 2.0                 // 噪声缩放，越大纹理越细碎
        _Speed       ("Scroll Speed (XY)", Vector) = (0.1, 0.07, 0, 0) // 噪声滚动速度
        _EdgeFade    ("Edge Fade", Range(0, 1)) = 0.1             // 边缘衰减范围，0 = 不衰减
    }

    SubShader
    {
        Tags { "RenderType" = "Opaque" "RenderPipeline" = "UniversalPipeline" }

        Pass
        {
            Name "ScreenDistortion"
            ZWrite Off
            ZTest Always
            Cull Off
            Blend Off

            HLSLPROGRAM
            #pragma vertex Vert
            #pragma fragment frag

            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
            // Blit.hlsl 提供：Vert 顶点函数、Varyings 结构体、_BlitTexture（屏幕颜色纹理）
            // C# Feature 执行两步 Blit 时，会自动将临时 RT 绑定为 _BlitTexture
            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.core/Runtime/Utilities/Blit.hlsl"

            TEXTURE2D(_NoiseTex); SAMPLER(sampler_NoiseTex);

            CBUFFER_START(UnityPerMaterial)
                float4 _NoiseTex_ST;
                float  _Strength;
                float  _NoiseScale;
                float4 _Speed;
                float  _EdgeFade;
            CBUFFER_END

            half4 frag(Varyings input) : SV_Target
            {
                // input.texcoord 是 [0,1] 屏幕 UV，由 Blit.hlsl 的 Vert 自动计算
                float2 screenUV = input.texcoord;

                // ---- 采样噪声，计算偏移量 ----
                float2 noiseUV = screenUV * _NoiseScale + _Time.y * _Speed.xy;
                // RG 两通道映射到 [-1, 1]，分别驱动 X/Y 方向偏移
                float2 noise   = SAMPLE_TEXTURE2D(_NoiseTex, sampler_NoiseTex, noiseUV).rg * 2.0 - 1.0;

                // ---- 边缘衰减：靠近屏幕边缘时扭曲渐弱，避免边缘撕裂 ----
                float2 edgeDist = min(screenUV, 1.0 - screenUV);
                float  edgeMask = saturate(min(edgeDist.x, edgeDist.y) / max(_EdgeFade, 0.001));

                // ---- 偏移屏幕 UV，重采样屏幕颜色 ----
                float2 distortedUV = saturate(screenUV + noise * _Strength * edgeMask);
                // _BlitTexture 由 C# Feature 执行 Blitter.BlitCameraTexture 时自动绑定
                return SAMPLE_TEXTURE2D(_BlitTexture, sampler_LinearClamp, distortedUV);
            }
            ENDHLSL
        }
    }
}

3.2 C# Renderer Feature

using UnityEngine;
using UnityEngine.Rendering;
using UnityEngine.Rendering.Universal;

/// <summary>
/// 屏幕空间扭曲后处理 Renderer Feature
/// 挂到 URP Renderer Asset 的 Renderer Feature 列表中
/// </summary>
public class ScreenDistortionFeature : ScriptableRendererFeature
{
    [System.Serializable]
    public class Settings
    {
        [Tooltip("扭曲材质（使用 Custom/ScreenDistortion_URP Shader）")]
        public Material material;

        [Tooltip("注入点，AfterRenderingOpaques = 扭曲不透明物体后的画面")]
        public RenderPassEvent injectionPoint = RenderPassEvent.AfterRenderingOpaques;
    }

    public Settings settings = new Settings();
    private DistortionPass _pass;

    public override void Create()
    {
        _pass = new DistortionPass(settings);
    }

    public override void AddRenderPasses(ScriptableRenderer renderer, ref RenderingData renderingData)
    {
        if (settings.material == null) return;
        if (renderingData.cameraData.cameraType != CameraType.Game &&
            renderingData.cameraData.cameraType != CameraType.SceneView)
            return;

        renderer.EnqueuePass(_pass);
    }

    private class DistortionPass : ScriptableRenderPass
    {
        private readonly Settings _settings;
        private RTHandle _tempRT;

        public DistortionPass(Settings settings)
        {
            _settings = settings;
            renderPassEvent = settings.injectionPoint;
        }

        public override void OnCameraSetup(CommandBuffer cmd, ref RenderingData renderingData)
        {
            var descriptor = renderingData.cameraData.cameraTargetDescriptor;
            descriptor.depthBufferBits = 0;
            descriptor.msaaSamples = 1;

            // 按当前相机分辨率分配临时 RT
            RenderingUtils.ReAllocateIfNeeded(
                ref _tempRT,
                descriptor,
                FilterMode.Bilinear,
                TextureWrapMode.Clamp,
                name: "_DistortionTemp"
            );
        }

        public override void Execute(ScriptableRenderContext context, ref RenderingData renderingData)
        {
            if (_tempRT == null || _settings.material == null) return;

            // 必须在 Execute 内获取 handle，此时相机已开始渲染，handle 非 null
            var source = renderingData.cameraData.renderer.cameraColorTargetHandle;
            if (source == null) return;

            var cmd = CommandBufferPool.Get("ScreenDistortion");
            try
            {
                // 第一步：把当前颜色缓冲复制到临时 RT
                Blitter.BlitCameraTexture(cmd, source, _tempRT);

                // 第二步：用扭曲 Shader 把临时 RT（_BlitTexture）写回颜色缓冲
                Blitter.BlitCameraTexture(cmd, _tempRT, source, _settings.material, 0);

                context.ExecuteCommandBuffer(cmd);
                cmd.Clear();
            }
            finally
            {
                CommandBufferPool.Release(cmd);
            }
        }

        public override void OnCameraCleanup(CommandBuffer cmd) { }

        public void Dispose() => _tempRT?.Release();
    }

    protected override void Dispose(bool disposing)
    {
        if (disposing) _pass?.Dispose();
        base.Dispose(disposing);
        _pass = null;
    }
}

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4. URP Renderer Asset 设置

4.1 找到 URP Renderer Asset

1. Edit → Project Settings → Graphics
2. 找到 Default Render Pipeline 字段，点击右侧定位图标，Project 窗口高亮对应的 URP Asset

3. 选中 URP Asset 后，在 Inspector 的 Rendering 分组下，找到 Renderer List，点击其中的 Renderer 进入 URP Renderer Asset

4.2 启用 Opaque Texture（可选）

在 URP Asset → Rendering 下勾选 Opaque Texture 。本效果不强制要求（Shader 读的是 _BlitTexture 而非 _CameraOpaqueTexture），但开启后其他效果也可以使用场景颜色。

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5. 使用方法

1. 创建 Shader 文件 ：新建 .shader 文件，粘贴 3.1 节代码，保存为 ScreenDistortion_URP.shader

2. 创建 C# 脚本 ：新建 .cs 文件，粘贴 3.2 节代码，保存为 ScreenDistortionFeature.cs，等待 Unity 编译完成

3. 创建材质 ：新建材质，Shader 选择 Custom/ScreenDistortion_URP，拖入噪声贴图

4. 添加自定义 Renderer Feature：

   • 选中 URP Renderer Asset（New Universal Render Pipeline Asset_Renderer）
   • Inspector → Add Renderer Feature → 选择 Screen Distortion Feature

   

5. 配置 Feature：

   • Material 槽：拖入步骤 3 创建的材质
   • Injection Point：保持 After Rendering Opaques（默认值）

6. 进入 Play Mode，效果立即生效

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6. 参数说明

Shader 参数

参数	类型	范围 / 默认值	说明
_NoiseTex	2D	gray	噪声贴图，RG 两通道分别控制 X/Y 方向偏移
_Strength	Float	0 ~ 0.05 / 0.015	扭曲强度，超过 0.05 画面会明显撕裂
_NoiseScale	Float	1 ~ 10 / 2.0	噪声缩放，越大纹理越细碎
_Speed	Vector	(0.1, 0.07, 0, 0)	噪声 UV 滚动速度，XY 分量分别控制两个方向
_EdgeFade	Float	0 ~ 1 / 0.1	边缘衰减范围，0 = 不衰减，0.1 = 屏幕边缘 10% 区域渐变到无扭曲

C# Feature 参数

参数	类型	默认值	说明
Material	Material	无	扭曲材质，必须填，否则 Feature 自动跳过
Injection Point	RenderPassEvent	AfterRenderingOpaques	扭曲插入时机，通常保持默认

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7. 变体与扩展

变体 1：爆炸冲击波（径向扩散）

冲击波从屏幕某点向外扩散，而不是全屏均匀扭曲。核心改动：用距离中心点的距离控制扭曲强度，并用 C# 驱动中心点位置和强度随时间衰减。

// 在 frag 中替换强度计算部分
float2 center    = _WaveCenter;                          // C# 传入的冲击波中心（屏幕 UV）
float  dist      = distance(screenUV, center);           // 到中心的距离
float  waveMask  = smoothstep(_WaveRadius, 0.0, dist);   // 距离中心越近，扭曲越强
float  strength  = _Strength * waveMask * edgeMask;

C# 脚本在爆炸时调用：

// 将世界坐标转为屏幕 UV，传给材质
Vector3 screenPos = Camera.main.WorldToViewportPoint(explosionWorldPos);
material.SetVector("_WaveCenter", new Vector4(screenPos.x, screenPos.y, 0, 0));
// 用协程或 DOTween 驱动 _Strength 从峰值衰减到 0

变体 2：局部区域扭曲（遮罩控制）

只扭曲屏幕特定区域（如传送门内部），用一张遮罩贴图控制哪些像素参与扭曲：

// 采样遮罩贴图，只在遮罩白色区域应用扭曲
float mask     = SAMPLE_TEXTURE2D(_MaskTex, sampler_MaskTex, screenUV).r;
float strength = _Strength * mask * edgeMask;

变体 3：色差扭曲（Chromatic Aberration）

对 RGB 三通道分别用略微不同的偏移量采样，产生色散效果：

float2 offset = noise * _Strength * edgeMask;
half r = SAMPLE_TEXTURE2D(_BlitTexture, sampler_LinearClamp, saturate(screenUV + offset * 1.0)).r;
half g = SAMPLE_TEXTURE2D(_BlitTexture, sampler_LinearClamp, saturate(screenUV + offset * 0.95)).g;
half b = SAMPLE_TEXTURE2D(_BlitTexture, sampler_LinearClamp, saturate(screenUV + offset * 0.9 )).b;
return half4(r, g, b, 1.0);

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8. 常见问题

Q: 屏幕全黑或画面变成纯色（相机背景色）？

A: 最常见原因是 Shader 直接读取 _BlitTexture 但没有配合 C# Feature 的两步 Blit。必须先用 Blitter.BlitCameraTexture(cmd, source, _tempRT) 把屏幕内容复制到临时 RT，再用 Blitter.BlitCameraTexture(cmd, _tempRT, source, material, 0) 让 Shader 读取它（此时 _tempRT 自动绑定为 _BlitTexture）。仅靠 Full Screen Pass Renderer Feature 内置功能在某些 URP 配置下无法正确捕获颜色缓冲。

Q: ScreenDistortionFeature 在 Add Renderer Feature 列表中找不到？

A: 确认 ScreenDistortionFeature.cs 已保存且 Unity 编译完成（Console 无报错）。脚本文件名必须与类名 ScreenDistortionFeature 完全一致，且不能在任何 namespace 内（或把 Add Renderer Feature 的搜索框清空后滚动查找）。

Q: 扭曲效果存在，但画面边缘出现黑色条带？

A: 偏移后的 UV 超出了 0,1 范围，采样到了 RT 边界外。Shader 中已用 saturate(distortedUV) 钳制，如果仍有问题，检查噪声贴图的 Wrap Mode 是否设为 Clamp，或适当减小 _Strength。

Q: 效果在 Scene 视图正常，Game 视图没有？

A: Feature 中已通过 cameraType 判断同时支持 Game 和 SceneView。如果 Game 视图无效，确认 Main Camera 使用的 Renderer Asset 已添加该 Feature，而不是另一个 Renderer Asset。

Q: 运行时动态修改 _Strength 没有效果？

A: 直接通过材质 material.SetFloat("_Strength", value) 修改即可，Feature 每帧执行时会使用材质的当前属性。

Q: 透明物体（Sprite、UI）不受扭曲影响？

A: 这是预期行为。AfterRenderingOpaques 时机只捕获了不透明渲染的结果，透明物体在扭曲 Blit 之后渲染，叠加在扭曲结果上。如果需要扭曲透明物体，改 Injection Point 为 AfterRenderingTransparents，但 UI 仍不受影响（UI 在更晚的时机渲染）。

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9. 性能建议

• 噪声图分辨率：128×128 通常已足够，全屏扭曲不需要高频细节。避免使用 512 以上的噪声图，采样开销不值得。
• 临时 RT 的代价 ：Feature 会分配一张与相机分辨率相同的临时 RT，有一定内存和带宽开销。RenderingUtils.ReAllocateIfNeeded 会在分辨率不变时复用已有 RT，避免频繁分配。
• 移动端慎用 ：全屏两次 Blit 在移动端带宽压力较大，建议降低分辨率（descriptor.width /= 2 等）或限制效果触发频率。
• 关闭时及时 Disable ：不需要扭曲效果时，settings.material = null 或整个 Feature Disable，Feature 会提前 return 跳过 EnqueuePass，避免每帧无效 Blit。
• 边缘衰减的开销 ：_EdgeFade 的边缘衰减计算极轻，不需要为了性能关掉它，反而能减少边缘撕裂带来的视觉问题。