unity shader边缘检测
时间: 2025-03-07 15:21:18 浏览: 54
### Unity 中实现 Shader 的边缘检测效果
#### 数学原理
边缘检测的核心在于通过分析图像中相邻像素之间的差异来识别边界。具体来说,可以通过计算颜色梯度或深度变化来判断哪些区域属于边缘[^1]。
#### Sobel算子的应用
一种常见的方法是使用Sobel算子来进行卷积运算,从而获取水平方向和垂直方向上的梯度分量Gx 和 Gy:
\[ G_x = \begin{bmatrix}
-1 & 0 & 1 \\
-2 & 0 & 2 \\
-1 & 0 & 1
\end{bmatrix} * I(x,y)\]
\[ G_y = \begin{bmatrix}
-1 & -2 & -1\\
0 & 0 & 0 \\
1 & 2 & 1
\end{bmatrix}*I(x,y) \]
最终得到的梯度幅值可以表示为:
\[ |G|=\sqrt{{G_x}^2+{G_y}^2}\]
或者简化版本可以直接取最大值作为近似处理.
#### HLSL代码示例
下面是一个简单的HLSL片段着色器代码,实现了上述提到的方法:
```hlsl
sampler2D _MainTex;
float4 _EdgeColor;
struct v2f {
float2 uv : TEXCOORD0;
};
half4 frag(v2f i) : SV_Target{
// 获取当前像素及其周围8个邻居的颜色值
half3 c[9];
int index=0;
for (int dy=-1;dy<=1;++dy){
for(int dx=-1;dx<=1;++dx){
c[index++]=tex2D(_MainTex,i.uv+float2(dx,dy)*_ScreenParams.zw).rgb;
}
}
// 计算X轴和Y轴方向的一阶导数
half gx = dot(c[0]-c[2],half2(1,-1))+
2*dot(c[3]-c[5],half2(1,-1))+
dot(c[6]-c[8],half2(1,-1));
half gy = dot(c[0]-c[6],half2(-1,1))+
2*dot(c[1]-c[7],half2(-1,1))+
dot(c[2]-c[8],half2(-1,1));
// 组合成完整的梯度向量并求模长
half g=sqrt(gx*gx+gy*gy);
return lerp(tex2D(_MainTex,i.uv),_EdgeColor,g);
}
```
此代码首先读取中心像素周围的九个采样点,接着利用Sobel滤波器分别沿两个正交方向计算一阶梯度,最后根据所得梯度大小决定是否应用指定的颜色替换原始纹理颜色.
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