【URP】Unity[后处理]胶片颗粒FilmGrain

【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达

Film Grain的定义与作用

Film Grain是一种模拟传统摄影胶片颗粒感的后期处理效果，通过添加随机噪点纹理增强画面的艺术表现力。其核心用途包括：

• 复古风格模拟：重现胶片摄影的颗粒质感，增强怀旧氛围
  
• 画面细节强化：掩盖低分辨率纹理的瑕疵，提升视觉丰富度
  
• 电影感塑造：配合色调映射、色差等效果构建电影级视觉风格
  

发展历史

• ‌传统胶片时代‌：物理银盐颗粒形成的自然噪点
  
• ‌数字时代初期‌：通过简单噪声算法模拟（如Perlin噪声）
  
• ‌现代游戏引擎‌：HDRP/URP等管线集成预设化系统，支持物理准确的颗粒分布模型（如Kodak系列预设）
  

原理

Unity URP中的Film Grain效果通过噪声纹理叠加和亮度响应曲线实现胶片颗粒模拟.
噪声生成机制

• ‌预设纹理采样‌：内置Kodak/Agfa等胶片颗粒的预烘焙LUT纹理（64x64分辨率），通过屏幕UV坐标进行双线性采样
  
• ‌动态噪声合成‌：当选择"Custom"模式时，使用Simplex噪声算法实时生成3D噪声场，通过时间参数实现动态流动效果
  
• ‌色彩空间转换‌：噪声值在YCoCg色彩空间进行混合，避免RGB通道直接叠加导致的色偏问题
  

亮度响应系统

1. hlsl
2. float grainIntensity = intensity * (1 - smoothstep(0.5, 1.0, luminance));

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该公式根据像素亮度动态调节颗粒强度，使暗部保留更多噪点（响应曲线参数控制过渡斜率）
实现示例

该Shader实现包含噪声纹理平铺、亮度自适应调节和色彩安全混合三个关键技术点

• Filmgrain.shader
  1. Shader "PostProcessing/FilmGrain"
  2. {
  3.     Properties {
  4.         _GrainTex ("Noise Texture", 2D) = "white" {}
  5.         _Intensity ("Intensity", Range(0,1)) = 0.5
  6.         _Response ("Response", Range(0,1)) = 0.8
  7.     }
  8.     SubShader {
  9.         Pass {
  10.             HLSLPROGRAM
  11.             #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
  13.             TEXTURE2D(_GrainTex);
  14.             SAMPLER(sampler_GrainTex);
  15.             float _Intensity;
  16.             float _Response;
  18.             float4 Frag(Varyings input) : SV_Target {
  19.                 float2 uv = input.uv * float2(80,45); // 平铺噪声
  20.                 float3 grain = SAMPLE_TEXTURE2D(_GrainTex,sampler_GrainTex,uv).rgb;
  22.                 float luminance = Luminance(SceneColor.rgb);
  23.                 float adaptive = lerp(1.0, 1.0-luminance, _Response);
  25.                 return SceneColor * (1.0 + grain * _Intensity * adaptive);
  26.             }
  27.             ENDHLSL
  28.         }
  29.     }
  30. }

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管线集成流程

• ‌渲染阶段‌：在URP的PostProcessingStack中插入FilmGrainPass，执行顺序在Tonemapping之后、FXAA之前
  
• ‌性能优化‌：采用1/4分辨率渲染噪声纹理，通过硬件线性滤波降低带宽消耗
  
• ‌移动端适配‌：使用ARM NEON指令集加速噪声计算，在GPU Tile-Based架构下减少内存访问次数
  

URP实现流程

• FilmGrainExample.cs
  1. using UnityEngine;
  2. using UnityEngine.Rendering;
  3. using UnityEngine.Rendering.Universal;
  5. [VolumeComponentMenu("Post-processing/Film Grain")]
  6. public class CustomFilmGrain : VolumeComponent, IPostProcessComponent {
  7.     public FilmGrainLookupParameter type = new FilmGrainLookupParameter(FilmGrainLookup.Kodak_200);
  8.     public ClampedFloatParameter intensity = new ClampedFloatParameter(0f, 0f, 1f);
  9.     public ClampedFloatParameter response = new ClampedFloatParameter(0.8f, 0f, 1f);
  11.     public bool IsActive() => intensity.value > 0f;
  12.     public bool IsTileCompatible() => false;
  13. }

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• FilmGrainRenderer.cs
  1. using UnityEngine;
  2. using UnityEngine.Rendering;
  3. using UnityEngine.Rendering.Universal;
  5. public class FilmGrainRenderer : ScriptableRendererFeature {
  6.     class CustomPass : ScriptableRenderPass {
  7.         // 渲染逻辑实现...
  8.     }
  9.     public override void Create() {
  10.         // 初始化代码...
  11.     }
  12. }

  复制代码

参数详解与用例

参数类型说明典型用例TypeEnum预设颗粒类型（Kodak200/400等）选择Agfa400模拟16mm胶片Intensity0-1颗粒可见度0.3-0.5用于复古RPG游戏Response0-1亮度响应曲线0.7使亮部颗粒减弱Texture2D自定义噪点贴图制作数字故障艺术效果操作步骤（URP 2022.1+）

• 创建Volume对象：GameObject > Volume
  
• 添加Film Grain覆盖：Add Override > Film Grain
  
• 配置参数示例：
  

  Type = Kodak500T
  Intensity = 0.4
  Response = 0.65
  

  
  

性能优化建议

• 移动端使用Quarter分辨率
  
• 动态调整Intensity（剧情过场时增强）
  
• 禁用非必要时的Volume更新
  

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过来提前占个楼