コツコツエンジニアノート

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シェーダー基礎、画面全体にシェーダー効果を反映

Unityシェーダー基礎知識、uGUIで画面全体にShader効果を反映させる方法。
GrabPassとGrabTextureの使い方。

2023-11-03

2024-08-20

2つのシェーダーをざっと比較

下の方で2つのコードの違いを解説していくが、まず実装結果の違いを見ていく。
次の2つの画像は、Sprite単体に対するシェーダーと、全体反映シェーダーの比較になる。
シェーダーの内容は簡単な色相反転。
Sprite単体処理はTestSpriteColor、全体反映はTestGrabColorというマテリアルをアタッチしている。

TestGrabColorの方は、RectTransformをAnchorをストレッチにして画面全体に対して処理を掛けている。
勿論Imageのwidthやheightを小さくすれば、その分シェーダーの効果範囲も狭まる。

全体反映シェーダーの注意点

全体反映をアタッチしたImageは、Hierarchyの設置場所に気を付ける必要がある。
仮にHierarchy上、全体反映シェーダーの手前に他のImageがある場合の見え方は次のようになる。

描画順の都合上、中心の星画像は色相反転処理が実行されない。

またシェーダーの作り方にもよるが、基本的に全体反映シェーダーはアタッチされたSpriteが無視される。
下の動画はImageにgray_blockというSpriteをアタッチしているが、シェーダーによって画面には反映されない。
マテリアルを外すと反映される。

2つのシェーダーコード全文

今回使った2つのシェーダーの全文は次の通り。
別にシェーダーのコードを理解していなくてもシェーダーは使えるので、何も考えず丸コピでも良い。
uGUI Imageへの反映方法はこちらの記事参照。

TestSpriteColor

Shader "Test/TestSpriteColor"
{
    SubShader
    {
        Tags { "Queue" = "Transparent" }
        Cull Off
        ZWrite Off
        Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha

        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            struct appdata
            {
                fixed2 uv : TEXCOORD0;
                fixed4 vertex : POSITION;
            };

            struct v2f
            {
                fixed2 uv : TEXCOORD0;
                fixed4 vertex : SV_POSITION;
            };

            sampler2D _MainTex;

            v2f vert (appdata v)
            {
                v2f o;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.uv = v.uv;
                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
                fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
                col.r = 1 - col.r;
                col.g = 1 - col.g;
                col.b = 1 - col.b;
                return col;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

TestGrabColor

Shader "Test/TestGrabColor"
{
    Properties
    {
        [HideInInspector]_MainTex("-",2D)="white"{}
    }

    SubShader
    {
        Tags { "Queue" = "Transparent" }
        Cull Off
        ZWrite Off
        Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha

//シェーダー実行時点での全画面の情報をスクリーンショットの様な形で取得

        GrabPass{}

        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

//下の方に出てくるComputerGrabScreenPosを使うために必要なコード

            #include "UnityCG.cginc"

            struct appdata
            {
                fixed2 uv : TEXCOORD0;
                fixed4 vertex : POSITION;
            };

            struct v2f
            {
                fixed2 uv : TEXCOORD0;
                fixed4 vertex : SV_POSITION;
            };

//ShaderLabに既に定義されている変数。GrabPassで取得した情報がここに保存される。

//シェーダー内で明示的に宣言することで、頂点シェーダーとフラグメントシェーダーで参照できる。

            sampler2D _GrabTexture;

            v2f vert (appdata v)
            {
                v2f o;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);

//GrabPassによって取得した全画面の各ピクセル座標を、Imageの描画範囲に限定する

                o.uv = ComputeGrabScreenPos(o.vertex);
                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {

//_MainTexではなく_GrabTextureからピクセル色を取得

                fixed4 col = tex2D(_GrabTexture, i.uv);
                col.r = 1 - col.r;
                col.g = 1 - col.g;
                col.b = 1 - col.b;
                return col;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

以下興味がある人向けの解説。
一番重要なのはGrabPassというコードの部分。

//シェーダー実行時点での全画面の情報をスクリーンショットの様な形で取得

GrabPass{}

これを書くことで、シェーダー実行時点での全画面の情報を取得し_GrabTextureに保存している。

//ShaderLabに既に定義されている変数。GrabPassで取得した情報がここに保存される。

//シェーダー内で明示的に宣言することで、頂点シェーダーとフラグメントシェーダーで参照できる。

sampler2D _GrabTexture;

ピクセルの色の取得も、Imageコンポーネントに紐づく

_MainTex

からGrabPassで取得した

_GrabTexture

に代わっている。

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {