Unity场景优化：远距离模糊与像素模糊的深度实现

在Unity游戏开发中，视觉效果优化是提升沉浸感的关键环节。其中，远距离模糊与像素模糊作为两种核心技术，既能模拟真实世界的视觉衰减，又能通过性能优化实现高帧率运行。本文将从技术原理、实现方法、性能权衡三个维度展开，为开发者提供可落地的解决方案。

一、远距离模糊：模拟空间深度衰减

1.1 技术原理与视觉价值

远距离模糊的核心是通过深度纹理（Depth Texture）获取场景中物体的距离信息，对超过阈值的物体施加模糊效果。其视觉价值体现在：

• 空间层次感：模拟人眼对远距离物体的聚焦衰减，增强场景纵深感。
• 性能优化：通过模糊降低远距离物体的渲染精度，减少Draw Call和像素填充压力。
• 艺术风格化：适用于写实、低多边形（Low Poly）或卡通渲染风格，提升整体美学统一性。

1.2 实现方案对比

方案1：基于Shader的深度模糊

步骤：

1. 启用摄像机深度纹理（Camera.depthTextureMode = DepthTextureMode.Depth）。
2. 编写自定义Shader，通过_CameraDepthTexture采样深度值。
3. 根据深度值与阈值的比较，动态调整模糊强度。

代码示例：

// C#脚本：控制模糊阈值
public class DistanceBlurController : MonoBehaviour {
    public float blurThreshold = 100f; // 模糊触发距离
    public Material blurMaterial;
    void OnRenderImage(RenderTexture src, RenderTexture dest) {
        blurMaterial.SetFloat("_BlurThreshold", blurThreshold);
        Graphics.Blit(src, dest, blurMaterial);
    }
}

// Shader片段：深度模糊逻辑
float depth = SAMPLE_DEPTH_TEXTURE_PROJ(_CameraDepthTexture, UNITY_PROJ_COORD(i.uv));
depth = Linear01Depth(depth);
float distance = depth * _ProjectionParams.z; // 转换为实际距离
float blurFactor = smoothstep(_BlurThreshold, _BlurThreshold + 10, distance);

优势：

• 灵活性强，可自定义模糊曲线（如使用smoothstep实现渐变）。
• 兼容URP/HDRP管线（需调整渲染路径）。

局限：

• 需要手动处理深度纹理的精度问题（如浮点误差）。
• 在移动端可能因深度纹理采样开销导致性能波动。

方案2：LOD分组+模糊贴图

适用场景：超大场景中需对远距离静态物体（如山脉、建筑）批量处理。
实现步骤：

1. 将场景物体按距离划分为多个LOD层级。
2. 对远距离LOD层级替换为低分辨率模糊贴图。
3. 通过LODGroup组件自动切换模型精度。

优势：

• 减少远距离物体的顶点/面片数，直接降低GPU负载。
• 无需实时计算，适合静态场景。

局限：

• 动态物体无法适用，需结合其他技术（如遮挡剔除）。
• 贴图模糊质量依赖预处理，缺乏动态适应性。

二、像素模糊：艺术化与性能的平衡

2.1 技术原理与适用场景

像素模糊通过降低图像分辨率或应用后处理效果，实现：

• 复古风格：模拟老式游戏机的低分辨率渲染。
• 动态焦点：突出近景物体，弱化背景干扰。
• 性能优化：在移动端或VR设备中，通过模糊降低高分辨率渲染压力。

2.2 实现方法详解

方法1：后处理像素化（Post-Processing）

步骤：

1. 导入Unity Post-Processing Stack（或URP/HDRP内置后处理）。
2. 添加“Pixelation”效果，调整参数：
   • Pixel Size：控制单个像素的覆盖范围。
   • Intensity：模糊与原始图像的混合比例。

代码扩展：

// 动态调整像素化强度
public class PixelationController : MonoBehaviour {
    public PostProcessProfile postProcessProfile;
    public float minPixelSize = 4f;
    public float maxPixelSize = 32f;
    void Update() {
        float targetPixelSize = Mathf.Lerp(minPixelSize, maxPixelSize, Mathf.PingPong(Time.time, 1f));
        var pixelation = postProcessProfile.AddSettingIfAbsent<Pixelation>();
        pixelation.pixelSize.value = targetPixelSize;
    }
}

优势：

• 无需修改原始Shader，兼容性高。
• 支持动态效果（如呼吸式像素变化）。

局限：

• 后处理开销较大，在低端设备可能引发卡顿。
• 无法针对特定物体局部应用。

方法2：Shader内建像素化

步骤：

1. 编写Fragment Shader，通过texelSize和floor函数实现像素化。
2. 在URP/HDRP中替换默认Lit Shader。

代码示例：

// 像素化Fragment Shader
float2 pixelSize = float2(4, 4); // 每个像素的覆盖范围
float2 uv = i.uv * _MainTex_TexelSize.zw;
uv = floor(uv / pixelSize) * pixelSize;
uv /= _MainTex_TexelSize.zw;
fixed4 col = tex2D(_MainTex, uv);

优势：

• 性能更高，避免后处理的全屏计算。
• 可结合其他效果（如边缘发光）。

局限：

• 需为每个材质单独设置，维护成本较高。
• 动态调整参数需通过C#脚本传递。

三、性能优化与最佳实践

3.1 关键优化策略

1. 深度纹理精度：

   • 在移动端使用DepthNormalsTexture替代纯深度纹理，减少采样误差。
   • 限制深度纹理分辨率（如Camera.depthTextureMode |= DepthTextureMode.DepthNormals后设置targetTexture.width = Screen.width / 2）。

2. 模糊算法选择：

   • 高斯模糊：质量高但计算量大，适合PC/主机。
   • 双线性模糊：性能优先，适合移动端。

3. 动态分辨率（DRS）：

   • 结合Unity的Dynamic Resolution系统，在模糊时自动降低渲染分辨率。

3.2 跨平台适配建议

• 移动端：优先使用LOD分组+固定像素模糊，避免实时深度计算。
• PC/主机：采用Shader深度模糊+动态后处理，支持4K分辨率下的高质量效果。
• VR设备：通过单眼渲染+固定焦距模糊，减少双眼渲染压力。

四、总结与展望

远距离模糊与像素模糊不仅是视觉效果的增强工具，更是性能优化的重要手段。开发者需根据项目需求（如目标平台、艺术风格、性能预算）灵活选择技术方案。未来，随着Unity DOTS架构和机器学习超分辨率（MLSR）技术的普及，模糊效果有望实现更高质量的实时计算与自适应调整。