一种基于Unity的软件线性渲染的方法

1.一种基于Unity的软件线性渲染的方法，包括以下步骤：
(1) 对线性渲染的环境进行判断；
(2) 如果环境为Gamma Space，则在Gamma Space环境下进行软件线性渲染；
(3) 如果环境为Linear Space，则在Linear Space环境下进行软件线性渲染；
所述步骤（2）进一步包括以下步骤：
S101：在脚本中定义开启线性渲染的宏_COLORSPACE_GAMMA；
S102：在Shader中执行tex2D()函数之后，并在将采样结果运用于计算之前，根据宏_COLORSPACE_GAMMA判断是否需要开启软件线性渲染，如果需要线性渲染，则进行一下步骤；
如果不需要线性渲染，则直接输出结果；
S103：对tex2D()函数的采样结果执行Pow(...,2.0)操作，以将采样结果的值从非线性转换到线性空间；
S104：执行tex2Dbias()和texCUBE()函数之后，对其采样结果重复S102‑S103步骤；
S105：对光照贴图、全局反射贴图和/或光照的采样结果，重复S102‑S103步骤，从非线性空间转换到线性空间；
S106：在主相机上添加继承MonoBehaviour的脚本，用于进行全屏后处理的操作；
S107：编写用于屏幕后处理的Shader，对RenderTexture中的颜色执行Pow(...,0.5)操作；
S108：在后处理脚本中，使用步骤S107中的Shader进行OnRenderImage的处理，将处理后的最终结果输出到屏幕上。
2.根据权利要求1所述的基于Unity的软件线性渲染的方法，其特征在于，在步骤S101中还包括，以#pragma multi_compile的方式定义开启线性渲染的宏_COLORSPACE_GAMMA。
3.根据权利要求1所述的基于Unity的软件线性渲染的方法，其特征在于，在步骤S106中还包括，脚本中包括对_COLORSPACE_GAMMA宏的开关。
4.根据权利要求3所述的基于Unity的软件线性渲染的方法，其特征在于，使用Shader.EnableKeyword或Shader.DisableKeyword对_COLORSPACE_GAMMA宏进行开关控制。
5.根据权利要求1所述的基于Unity的软件线性渲染的方法，其特征在于，所述步骤（3）进一步包括以下步骤：
S201：在脚本中定义开启线性渲染的宏_COLORSPACE_LINEAR；
S202：在Unity引擎的目录下，修改UnityCG.cginc和UnityStandardBRDF.cginc文件中的内容，加入对宏的判断，以判断是否需要开启软件线性渲染，如果需要线性渲染，则进行一下步骤；如果不需要线性渲染，则直接输出结果；
S203：将修改过后的UnityCG.cginc和UnityStandardBRDF.cginc文件放到Shader文件目录下，并在Shader中添加对上述两个cginc文件的引用；
S204：在主相机上添加继承MonoBehaviour的脚本，用于进行全屏后处理的操作；
S205：编写用于屏幕后处理的Shader，对RenderTexture中的颜色执行Pow(...,0.5)的操作；
S206：在后处理脚本中，使用步骤S205中的Shader进行OnRenderImage的处理，将处理后的最终结果输出到屏幕上。
6.根据权利要求1所述的基于Unity的软件线性渲染的方法，其特征在于，在步骤S201中，由以#pragma multi_compile的方式定义开启线性渲染的宏_COLORSPACE_LINEAR。
7.根据权利要求6所述的基于Unity的软件线性渲染的方法，其特征在于，在步骤S202中，对宏的判断包括：判断UNITY_COLORSPACE_GAMMA的未开启的部分，并且判断宏_COLORSPACE_LINEAR。
8.根据权利要求6所述的基于Unity的软件线性渲染的方法，其特征在于，当所述方法使用在IOS系统上时，步骤S205还包括：复制主相机，将该相机的深度缓冲和颜色缓冲写入到RenderTexture中，在应用运行时持续对RenderTexture进行更新，并将RenderTexture替换后处理脚本中OnRenderImage方法的输入源source。
9.根据权利要求6所述的基于Unity的软件线性渲染的方法，其特征在于，在步骤S204中还包括，脚本中包括对宏_COLORSPACE_LINEAR的开关。
10.根据权利要求9所述的基于Unity的软件线性渲染的方法，其特征在于，使用Shader.EnableKeyword或Shader.DisableKeyword对宏_COLORSPACE_LINEAR进行开关控制。

一种基于Unity的软件线性渲染的方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及线性渲染领域，特别是一种基于Unity软件进行线性渲染的方法。\n背景技术\n[0002] 线性渲染（Linear Rendering）就是渲染场景所有输入都是线性的。使用线性渲染相比于在伽玛空间（GammaSpace）进行非线性的渲染，更贴近真实世界的表现。如果在Unity中开启了线性渲染模式，Unity会将Default类型的纹理设置为sRGB模式，这种模式下硬件在对纹理进行采样时会自动将其转换到线性空间中(Linear Space)；并且，也会设置一个sRGB格式的buffer，此时GPU会在shader写入color buffer前自动进行伽马校正(Gamma Correction)。\n[0003] 然而并非所有硬件都能支持sRGB格式的纹理采样技术，Unity引擎也并没有提供在硬件线性渲染不支持的情况下的解决方案。目前，在其他的一些引擎中，存在采用软件线性渲染的方式来解决该问题，但实现的方法过于简单，不能完全还原硬件线性渲染的效果。\n发明内容\n[0004] 为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于Unity引擎的软件线性渲染的方案。本发明可以在不支持硬件渲染的设备上，实现与硬件线性渲染相同的画面效果。\n[0005] 为实现上述目的，本发明提出了基于Unity的软件线性渲染的方法，包括以下步骤：\n[0006] (1) 对线性渲染的环境进行判断；\n[0007] (2) 如果环境为Gamma Space，则在Gamma Space环境下进行软件线性渲染；\n[0008] (3) 如果环境为Linear Space，则在Linear Space环境下进行软件线性渲染。\n[0009] 对应Gamma Space和Linear Space两种环境，具体包括以下两种线性渲染方法。\n[0010] 方法一：一种在Gamma Space环境下实现软件线性渲染的方法，包括以下步骤：\n[0011] S101：在脚本中定义开启线性渲染的宏_COLORSPACE_GAMMA；\n[0012] S102：在Shader中执行tex2D()函数之后,并在将该采样结果运用于计算之前，根据宏_COLORSPACE_GAMMA判断是否需要开启软件线性渲染，如果需要线性渲染，则进行一下步骤；如果不需要线性渲染，则直接输出结果；\n[0013] S103：对tex2D()函数的采样结果执行Pow(...,2.0)操作，以将采样结果的值从非线性转换到线性空间；\n[0014] S104：执行tex2Dbias()和texCUBE()函数之后，对其采样结果重复S102‑S103步骤；\n[0015] S105：对光照贴图、全局反射贴图和/或光照的采样结果，重复S102‑S103步骤，从非线性空间转换到线性空间；\n[0016] S106：在主相机上添加继承MonoBehaviour的脚本，用于进行全屏后处理的操作；\n[0017] S107：编写用于屏幕后处理的Shader，对RenderTexture中的颜色执行Pow(...,\n0.5)操作；\n[0018] S108：在后处理脚本中，使用步骤S107中的Shader进行OnRenderImage的处理，将处理后的最终结果输出到屏幕上。\n[0019] 进一步地，在步骤S101中还包括，以#pragma multi_compile的方式定义开启线性渲染的宏_COLORSPACE_GAMMA。\n[0020] 进一步地，在步骤S106中还包括，脚本中包括对_COLORSPACE_GAMMA宏的开关。\n[0021] 更进一步地，使用Shader.EnableKeyword或Shader.DisableKeyword对_COLORSPACE_GAMMA宏进行开关控制。\n[0022] 方法二：一种在Linear Space环境下实现软件线性渲染的方法，包括以下步骤：\n[0023] S201：在脚本中定义开启线性渲染的宏_COLORSPACE_LINEAR；\n[0024] S202：在Unity引擎的目录下，修改UnityCG.cginc和UnityStandardBRDF.cginc文件中的内容，加入对宏的判断，以判断是否需要开启软件线性渲染，如果需要线性渲染，则进行一下步骤；如果不需要线性渲染，则直接输出结果；\n[0025] S203：将修改过后的UnityCG.cginc和UnityStandardBRDF.cginc文件放到Shader文件目录下，并在Shader中添加对上述两个cginc文件的引用；\n[0026] S204：在主相机上添加继承MonoBehaviour的脚本，用于进行全屏后处理的操作；\n[0027] S205：编写用于屏幕后处理的Shader，对RenderTexture中的颜色执行Pow(...,\n0.5)的操作；\n[0028] S206：在后处理脚本中，使用步骤S205中的Shader进行OnRenderImage的处理，将处理后的最终结果输出到屏幕上。\n[0029] 进一步地，在步骤S1中，由以#pragma multi_compile的方式定义开启线性渲染的宏_COLORSPACE_LINEAR。\n[0030] 进一步地，在步骤S202中，对宏的判断包括：判断UNITY_COLORSPACE_GAMMA的未开启的部分，并且判断宏_COLORSPACE_LINEAR。\n[0031] 进一步地，当所述方法使用在IOS系统上时，步骤S207还包括：复制主相机，将该相机的深度缓冲和颜色缓冲写入到RenderTexture中，在应用运行时持续对RenderTexture进行更新，并将RenderTexture替换后处理脚本中OnRenderImage方法的输入源source。\n[0032] 进一步地，在步骤S204中还包括，脚本中包括对宏_COLORSPACE_LINEAR的开关。\n[0033] 更进一步地，使用Shader.EnableKeyword或Shader.DisableKeyword对宏_COLORSPACE_LINEAR进行开关控制。\n[0034] 本发明提供的基于Unity的软件线性渲染方法，具有如下有益效果：现有技术中的线性渲染方法过于简单，无法完全还原渲染的效果，而本发明的方法能够完全还原硬件线性渲染的效果。\n[0035] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。\n附图说明\n[0036] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：\n[0037] 图1为根据本发明的在Gamma Space环境下实现软件线性渲染的方法流程图；\n[0038] 图2为根据本发明的在Linear Space环境下实现软件线性渲染的方法流程图。\n具体实施方式\n[0039] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。\n[0040] 本发明的目的在于提供一种基于Unity引擎的软件线性渲染的方案，本发明包括两种软件线性渲染的实施例，对应了Unity引擎以不同的色彩空间发布应用时的情况。\n[0041] 实施例一\n[0042] 图1为根据本发明的在Gamma Space环境下实现软件线性渲染的方法流程图，下面将参考图1，对本发明的在Gamma Space环境下实现软件线性渲染的方法进行详细描述：\n[0043] 步骤101中，在脚本中定义开启线性渲染的宏_COLORSPACE_GAMMA；该宏_COLORSPACE_GAMMA以#pragma multi_compile的方式定义，若不以该方式定义，则可能无法在最终发布的应用程序中执行线性渲染的相关方法。\n[0044] 步骤102中，在Shader中执行tex2D()函数之后，并在将该采样结果运用于计算之前，根据宏_COLORSPACE_GAMMA判断是否需要开启软件线性渲染，如果需要线性渲染，则进行一下步骤；如果不需要线性渲染，则直接输出结果。\n[0045] 步骤103中，对tex2D()函数的采样结果执行Pow(...,2.0)的操作，以将采样结果的值从非线性转换到线性空间，再将其传递给后面的函数参与计算；\n[0046] 对于tex2Dbias()和texCUBE()函数，对其采样结果重复与tex2D()函数相同的操作步骤。\n[0047] 步骤104中，对Shader中的光照贴图、全局反射贴图和/或光照，重复102‑103步骤，将光照贴图的采样结果从非线性空间转换到线性空间。\n[0048] 步骤105中，在主相机上添加继承MonoBehaviour的脚本，用于进行全屏后处理的操作，并确保该脚本在所有其他后处理效果之后执行；该脚本中包括对_COLORSPACE_GAMMA宏的开关，使用Shader.EnableKeyword或Shader.DisableKeyword对_COLORSPACE_GAMMA宏进行开关控制。\n[0049] 步骤106中，编写用于屏幕后处理的Shader，对RenderTexture中的颜色执行Pow(...,0.5)的操作，将其从线性空间转换到非线性空间。\n[0050] 步骤107中，在后处理脚本中，使用步骤106中的Shader进行OnRenderImage的处理，将处理后的最终结果输出到屏幕上，这样得到结果和硬件线性渲染的结果基本等同。\n[0051] 实施例二\n[0052] 图2为根据本发明的在Linear Space环境下实现软件线性渲染的方法流程图，下面将参考图2，对本发明的在Linear Space环境下实现软件线性渲染的方法进行详细描述：\n[0053] 步骤201中，在脚本中定义开启线性渲染的宏_COLORSPACE_LINEAR；该宏_COLORSPACE_GAMMA以#pragma multi_compile的方式定义，若不以该方式定义，则可能无法在最终发布的应用程序中执行线性渲染的相关方法。\n[0054] 步骤202中，若Shader中使用了Unity  Shader内置的变量，包括unity_ColorSpaceGrey、unity_ColorSpaceDouble、unity_ColorSpaceDielectricSpec、unity_ColorSpaceLuminance，或者使用了内置的方法，包括DecodeLightmap、DecodeHDR、BRDF1_Unity_PBS、BRDF2_Unity_PBS等，在Unity引擎的Editor\Data\CGIncludes目录下，修改UnityCG.cginc和UnityStandardBRDF.cginc文件中的内容，根据宏_COLORSPACE_LINEAR判断是否需要开启软件线性渲染，如果需要线性渲染，则进行一下步骤；如果不需要线性渲染，则直接输出结果；\n[0055] 通过在该文件中添加对宏_COLORSPACE_LINEAR的判断，可以将光照贴图的采样结果、全局光照贴图的采样结果、能量守恒的计算和光照相关计算，转换到线性空间进行计算。\n[0056] 步骤203中，将修改过后的UnityCG.cginc和UnityStandardBRDF.cginc文件放到Shader文件目录下，并在Shader中添加对上述两个cginc文件的引用；\n[0057] 步骤204中，在空间中的主相机上添加继承MonoBehaviour的脚本，用于进行全屏后处理的操作，并确保该脚本在所有其他后处理效果之后执行；\n[0058] 脚本中包括对宏_COLORSPACE_LINEAR的开关，并且使用Shader.EnableKeyword或Shader.DisableKeyword对宏_COLORSPACE_LINEAR进行开关控制。\n[0059] 步骤205中，编写用于屏幕后处理的Shader，对RenderTexture中的颜色执行Pow(...,0.5)的操作，将其从线性空间转换到非线性空间；\n[0060] 当该方法使用在IOS系统上时，还包括：复制主相机，将该相机的深度缓冲和颜色缓冲写入到RenderTexture中，在应用运行时持续对RenderTexture进行更新，并将RenderTexture替换后处理脚本中OnRenderImage方法的输入源source。\n[0061] 步骤206中，在后处理脚本中，使用步骤205中的Shader进行OnRenderImage的处理，将处理后的最终结果输出到屏幕上，这样得到结果和硬件线性渲染的结果基本等同。\n[0062] 本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。