Shader实例（五）GrabPass捕捉屏幕纹理
发表于2018-04-14
最近在看热扭曲效果，里面用到了GrabPass。
之前看过官方翻译版本的说明http://blog.sina.com.cn/s/blog_89d90b7c01019run.html
但是还是无法理解GrabPass｛｝是捕捉物体后面的屏幕纹理，还是整个屏幕的纹理，至于为什么，可以看下面的例子，如果你知道原因求分享。
1、固定管线版本：
Shader "Custom/Grab" ｛
Properties ｛
//_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" ｛｝
｝
SubShader ｛
// 在所有不透明对象之后绘制自己，更加靠近屏幕
Tags ｛ "Queue" = "Transparent" ｝
// 通道1：捕捉对象之后的屏幕内容放到_GrabTexture纹理中
GrabPass｛｝
// 通道2：设置材质
Pass｛
// 使用上面产生的纹理，进行颜色反相(1-原材质色)
SetTexture[_GrabTexture]｛combine one-texture｝
｝
｝
FallBack "Diffuse"
｝
效果如下，它是取模型背后的屏幕纹理：
2、顶点，片段版本：
Shader "Custom/GrabAllVF" ｛
Properties ｛
//_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" ｛｝
｝
SubShader ｛
// 在所有不透明对象之后绘制自己，更加靠近屏幕
Tags｛"Queue"="Transparent"｝
// 通道1：捕捉屏幕内容放到_GrabTexture纹理中
GrabPass｛｝
// 通道2：设置材质
Pass｛
Name "pass2"
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
sampler2D _GrabTexture;
float4 _GrabTexture_ST;
// 片段程序的输入
struct v2f ｛
float4 pos : POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
｝;
v2f vert (appdata_base v)
｛
v2f o;
o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _GrabTexture);
return o;
｝
float4 frag (v2f i) : COLOR
｛
half4 texCol = tex2D(_GrabTexture, float2(1-i.uv.x , 1-i.uv.y));
// 颜色反相，便于观察效果
return 1 - texCol;
｝
ENDCG
｝
｝
FallBack "Diffuse"
｝
效果如下：取到的是全屏的纹理：
1和2为什么取到的屏幕纹理不一样呢？
3、使用vf的方式，只获取物体后面的屏幕纹理，后面的扭曲效果会用到此方式，代码如下：
Shader "Custom/GrabVF" ｛
Properties ｛
//_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" ｛｝
｝
SubShader ｛
// 在所有不透明对象之后绘制自己，更加靠近屏幕
Tags｛"Queue"="Transparent"｝
// 通道1：捕捉对象之后的屏幕内容放到_GrabTexture纹理中
GrabPass｛｝
// 通道2：设置材质
Pass｛
Name "pass2"
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
sampler2D _GrabTexture;
float4 _GrabTexture_ST;
struct v2f ｛
float4 pos : POSITION; // 输入的模型空间中，顶点坐标信息
float4 uv : TEXCOORD0; // 材质信息也包含了xyzw，通常只用xy，但是这里由顶点生成
｝;
v2f vert (appdata_base v)
｛
v2f o;
// 从模型坐标-世界坐标-视坐标-（视觉平截体乘以投影矩阵并进行透视除法）-剪裁坐标
o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
// 【自动生成纹理】通过输出的pos计算的纹理信息
// 【解决平台差异】D3D原点在顶部（本机需要让y缩放乘以-1），openGL在底部
#if UNITY_UV_STARTS_AT_TOP
float scale = -1.0;
#else
float scale = 1.0;
#endif
// pos的范围是【-1,1】+1为【0,2】，乘以0.5变成uv的范围【0,1】
// 不清楚为什么这样写，但是标准的写法就是这样
o.uv.xy = (float2(o.pos.x, o.pos.y*scale) + o.pos.w) * 0.5;
o.uv.zw = o.pos.zw;
return o;
｝
float4 frag (v2f i) : COLOR
｛
// 对_GrabTexture纹理进行取样，进行2D纹理映射查找，后面传入的一定要四元纹理坐标。
// UNITY_PROJ_COORD传入四元纹理坐标用于给tex2Dproj读取，但是多数平台上，返回一样的值。
// 【自动生成的纹理UV】类型是float4，使用如下方式进行2D纹理映射查找
//half4 texCol = tex2Dproj(_GrabTexture, UNITY_PROJ_COORD(i.uv));
// 也可以使用tex2D进行采样，但是【自动生成的纹理UV】时必须要除以w转为齐次坐标
float last_x = i.uv.x / i.uv.w;
float last_y = i.uv.y / i.uv.w;
half4 texCol = tex2D(_GrabTexture, float2(last_x, last_y));
// 颜色反相，便于观察效果
return 1 - texCol;
｝
ENDCG
｝
｝
FallBack "Diffuse"
｝
没法一口吃个大胖子，学到这里才发现底层渲染原理很多都不了解，还的再仔细看看基础知识才行啊。
注：
2中的确是将屏幕的纹理赋值到样本对象GrabTexture上，所以前面的模型显示整个屏幕的纹理是正常现象。
3中是计算该模型顶点在屏幕坐标的纹理信息，unity封装的UnityCG.cginc代码中有：
inline float4 ComputeGrabScreenPos (float4 pos) ｛
#if UNITY_UV_STARTS_AT_TOP
float scale = -1.0;
#else
float scale = 1.0;
#endif
float4 o = pos * 0.5f;
o.xy = float2(o.x, o.y*scale) + o.w;
o.zw = pos.zw;
return o;
｝
与3中给o.uv赋值的代码是一样的。所以在顶点程序中可以这样写：
v2f vert (appdata_base v)
｛
v2f o;
// 从模型坐标-世界坐标-视坐标-（视觉平截体乘以投影矩阵并进行透视除法）-剪裁坐标
o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
//o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _GrabTexture);// UV纹理坐标集信息来自屏幕样本对象
float4 screenUV = ComputeGrabScreenPos(o.pos);//计算该模型顶点在屏幕坐标的纹理信息
o.uv = screenUV.xy/screenUV.w;
return o;
｝
嘿嘿，以后我们就可以不用再写这段代码了，直接用unity提供的函数ComputeGrabScreenPos，方便！
获取屏幕的纹理，还可以通过摄像机，将渲染的内容写到RenderTexture中，这样就可以不使用grabpass，一样达到获取屏幕纹理的目标，grabpass比较耗（官方说的，不过我在pc上创建了5000个对象进行测试，没发现太大差异，手机上没测过），在手机上比较适合这种方式。实现代码如下：
public class ScreenTexture : MonoBehaviour
｛
public Camera m_camera; // 和主摄像机参数一样的拍照摄像机
private RenderTexture m_tex; // 摄像机渲染的材质
public Material mat; // 要控制的材质
void Start()
｛
m_tex = new RenderTexture(Screen.width, Screen.height, 16);
m_camera.targetTexture = m_tex;
｝
void OnPreCull()
｛
mat.SetTexture("_MainTex", m_tex); // 给shader的主材质赋值，为屏幕纹理
｝
void OnPostRender()
｛
mat.SetTexture("_MainTex", null);
｝
｝
来自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_89d90b7c0102va4m.html