專欄-直達

Unity URP中的(de)(de)(de)景(jing)深(Depth of Field)是一種模(mo)擬(ni)真實(shi)相(xiang)機光(guang)學特(te)性的(de)(de)(de)后處理(li)(li)效果，通過模(mo)糊近處或遠處的(de)(de)(de)物體來突出焦(jiao)點(dian)區域，增強畫面層(ceng)次感和真實(shi)感。其發展經歷了從(cong)Built-in管線的(de)(de)(de)基礎實(shi)現到URP/HDRP的(de)(de)(de)物理(li)(li)化演進過程，早期采用高斯模(mo)糊近似，現代則引入散景(jing)(Bokeh)等(deng)更(geng)接近真實(shi)光(guang)學特(te)性的(de)(de)(de)算法。

核心作用

• ?視覺引導?：突出主體對象，弱化背景干擾
• ?增強真實感?：模擬攝影鏡頭物理特性
• ?藝術表現?：通過散景光斑創造氛圍

實現原理

基于深度(du)緩沖區(qu)計算彌散圈(quan)(Circle of Confusion)，通過(guo)多(duo)Pass模(mo)(mo)糊(hu)處理非焦點區(qu)域。URP提(ti)供兩種(zhong)模(mo)(mo)式：

• ?高斯模式?：性能優先，僅支持遠場模糊
• ?散景模式?：質量優先，模擬光圈葉片光學特性

Unity URP中的景深(Depth of Field)效果基于光學(xue)透鏡(jing)的物(wu)理特性模擬，其核心原理是通過計算混淆圈(Circle of Confusion, CoC)來實現虛實分層。

光學基礎原理

• ?透鏡成像特性?：真實相機(ji)中，只有特定距離(焦平面)的(de)物(wu)體能清晰成(cheng)(cheng)像(xiang)，其(qi)他距離的(de)物(wu)體會在(zai)傳感器(qi)上形成(cheng)(cheng)彌散圓斑(CoC)，其(qi)直(zhi)徑(jing)與光(guang)圈大小成(cheng)(cheng)正比(bi)。URP通過高斯模(mo)糊或散景模(mo)式模(mo)擬這一現象，前者計(ji)算效率高但物(wu)理準(zhun)確(que)性(xing)較低，后者更接(jie)近真實光(guang)學效果。

• ?CoC計算?：每個像素的(de)模糊程(cheng)度取決于其深度值(zhi)與焦點距(ju)離(li)的(de)差值(zhi)。計算公式為：

  CoC = |(d_l * f * (z - z_f)) / (z * (f + z_f))|

  其中d_l為光圈直徑，f為焦距，z為物體距離，z_f為對焦平面距離5。URP在Shader中通過深度紋理(_CameraDepthTexture)獲取每個像素的z值。

URP實現流程

• ?預處理階段?：生成包含CoC數據(ju)的紋(wen)理。通過(guo)比較像(xiang)素深度與焦點距離(li)，標記需要模(mo)糊(hu)的區域（近(jin)景或遠景）。示例(li)參數包括：

  csharp
  [Range(0.1f, 100f)] public float focusDistance = 10f;// 焦點距離
  [Range(0.1f, 10f)] public float focusRange = 3f;// 清晰范圍
  [Range(1f, 10f)] public float bokehRadius = 4f;// 散景強度
  

• ?模糊處理?：根據(ju)CoC數(shu)據(ju)對非焦點(dian)區域進行分層模糊。URP提供兩種方式：

  • ?高斯模糊?：使用降采樣+上采樣的多Pass模糊，適合性能敏感場景
  • ?散景模糊?：模擬光學透鏡的虛化效果，在高亮區域生成光斑（Bokeh），需額外計算亮度閾值

• ?合成階段?：將模糊后的圖(tu)像與原圖(tu)按CoC權(quan)(quan)重混合(he)。清晰區(qu)域(yu)的權(quan)(quan)重為，模糊區(qu)域(yu)根據CoC半徑插值。

示例代碼邏輯

以下(xia)為簡化版CoC計算Shader代碼片(pian)段：

hlsl
float4 Frag(Attributes input) : SV_Target {
    float depth = SampleDepthTexture(_CameraDepthTexture, input.uv);
    float linearDepth = Linear01Depth(depth);
    float coc = saturate(abs(linearDepth - _FocusDistance) / _FocusRange);
    return float4(coc, coc, coc, 1);
}

該(gai)代碼(ma)生成CoC圖，白色(se)表示完(wan)全模(mo)糊，黑(hei)色(se)表示完(wan)全清(qing)晰(xi)。完(wan)整實現(xian)還需結合多(duo)尺度模(mo)糊和(he)色(se)調映(ying)射處理(li)。

性能優化

• ?降采樣?：在Half/Quarter分辨率下計算模糊，減少像素處理量
• ?動態調整?：根據平臺性能切換高斯/散景模式，移動端建議使用高斯模糊
• ?焦點追蹤?：通過射線檢測動態更新focusDistance，實現自動對焦效果

完整實現流程

• URP_DepthOfFieldSetup.cs

  using UnityEngine;
  using UnityEngine.Rendering;
  using UnityEngine.Rendering.Universal;
  
  public class URP_DepthOfFieldSetup : MonoBehaviour
  {
      [SerializeField] private VolumeProfile volumeProfile;
  
      void Start()
      {
          var depthOfField = volumeProfile.Add<DepthOfField>();
          depthOfField.mode.value = DepthOfFieldMode.Bokeh;
          depthOfField.focusDistance.value = 5f;
          depthOfField.aperture.value = 5.6f;
          depthOfField.focalLength.value = 50f;
      }
  }
  

• DoF_Shader.shader

  Shader "Custom/DoF"
  {
      Properties { _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {} }
      SubShader
      {
          Pass {
              // 深度采樣與模糊處理
          }
      }
  }
  

參數詳解

實際應用案例

• ?角色特寫?：聚焦角色面部，模糊環境
• ?場景過渡?：動態調整焦點實現鏡頭語言
• ?UI突出?：模糊游戲界面背景

性能優化建議

• 移動端使用高斯模式
• 控制Blur Iterations≤3
• 采用DownSample降低分辨率

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