[ShaderStaff] Vignette Effect

操作系统:Windows8.1

显卡:Nivida GTX965M

开发工具：GLSL | C

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 最近在看Cardboard实现，其中关于畸变的着色器代码中有加入 晕影Vignette 效果的实现，固在这里温习、总结一下。

直接上效果图：

使用Vignette滤镜效果图：

大概意思如图所示，增加了晕影效果后，使得边缘区域覆盖了厚重的颜色快，其目的是使得观看者更多的将目光聚焦在中心区域，该效果被大量运用到摄影、影视作品中。

比如：

How to implement

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先给出全部代码具体解释说明，顶点着色器代码相对比较简单，仅仅是传递Mesh顶点数据及对应的UV数据。

static const char *vertex_shader_source =
        LINE("attribute vec4 aPosition;")
        LINE("attribute vec4 aTextureCoord;")
        LINE("varying highp vec2 vTextureCoord;")
        LINE("void main() {")
        LINE("gl_Position = aPosition;")
        LINE("vTextureCoord = aTextureCoord.xy;")
        LINE("}");

片段着色器代码：

static const char *fragment_shader_source =
        LINE("precision mediump float;")
        LINE("varying vec2 vTextureCoord;")
        LINE("uniform lowp sampler2D sTexture;")
        LINE("uniform lowp vec2 uVignetteCenter;")
        LINE("uniform lowp vec3 uVignetteColor;")
        LINE("uniform highp float uVignetteStart;")
        LINE("uniform highp float uVignetteEnd;")
        LINE("void main() {")
        LINE("lowp vec3 rgb = texture2D(sTexture, vTextureCoord).rgb;")
        LINE("lowp float d = distance(vTextureCoord, vec2(uVignetteCenter.x, uVignetteCenter.y));")
        LINE("lowp float percent = smoothstep(uVignetteStart, uVignetteEnd, d);")
        LINE("gl_FragColor = vec4(mix(rgb.x, uVignetteColor.x, percent), mix(rgb.y, uVignetteColor.y, percent), mix(rgb.z, uVignetteColor.z, percent), 1.0);")
        LINE("}");

该代码中设计带一些 uniform 系变量逐一说明：

• uVignetteCenter 二维分量，用于确定晕影效果的中心点，用于逐像素计算距离中心点距离使用。考虑着色器坐标需要归一化 [0.0 - 1.0 ]，固在上面的示例中定义为默认 [0.5, 0.5]
• uVignetteColor   三维分量，用于确定晕影效果的颜色，一般情况下倾向于暗色调，在本例中为黑色 [1.0, 1.0, 1.0]
• uVignetteStart | uVigntteEnd 均为二维分量，与上面提到的中心点组合使用，可以简单理解通过 smoothstep 插值计算当前像素晕影强度，越靠近 uVignetteStart 晕影效果越轻淡，反之越靠近边缘晕影效果越浓重

以下为示例所使用的参数值：

    filter->vignette_center_x = 0.5f;
    filter->vignette_center_y = 0.5f;
    filter->vignette_color[0] = 0.0f;
    filter->vignette_color[1] = 0.0f;
    filter->vignette_color[2] = 0.0f;
    filter->vignette_start = 0.2f;
    filter->vignette_end = 0.85f;

关于着色器中的 smoothstep 插值函数以参考 OpenGL Refpages 了解其实现原理，mix 混色函数参考 OpenGL Refpages。 

Summery

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效果实现相对比较简单，具体应用环境可通过 fragment shader 任意调整参数，包括影晕形状。