【從UnityURP開始探索遊戲渲染】專欄-直達

Lift、Gamma和Gain是Unity URP後處理系統中基於ASC CDL（美國電影攝影師協會色彩決策列表）標準的色彩分級工具，用於分別控制暗調、中間調和高光的色彩偏移與明度調整。以下是詳細解析：

核心功能與參數含義

‌Lift‌

• 作用：控制暗調區域（Dark Tones）的色彩偏移和明度

• 參數：

  • 軌跡球：選擇暗調色調偏移目標顏色
  • 滑塊：調整軌跡球顏色的明度值
• 用例：增強陰影的冷色調（如電影感藍色陰影）

‌Gamma‌

• 作用：通過冪函數調整中間調（Mid-range Tones）

• 參數：

  • 軌跡球：選擇中間調色調偏移目標顏色
  • 滑塊：控制中間調明度
• 用例：修正膚色偏黃問題

‌Gain‌

• 作用：增強高光（Highlights）信號強度

• 參數：

  • 軌跡球：選擇高光色調偏移目標顏色
  • 滑塊：調整高光明度
• 用例：模擬陽光照射的暖色高光

發展歷史與技術背景

該技術源自電影工業的ASC CDL標準，用於跨平台色彩分級一致性。Unity HDRP/URP通過Volume系統將其引入實時渲染，替代了傳統分離色調（Split Toning）的非標準化操作。Gamma校正則源於CRT顯示器的非線性響應曲線（gamma≈2.2），現代渲染管線通過線性工作流（Linear Space）避免計算失真。

原理

Lift、Gamma和Gain是Unity URP後處理中基於ASC CDL標準的色彩分級工具，其底層原理涉及色彩空間轉換與影調分離控制：

底層原理

• ‌Lift‌

  • 原理：通過向量乘法調整暗調區域（RGB值<0.18），公式為output = input + (liftColor * (1 - input))，其中liftColor為軌跡球選擇的HDR顏色
  • 示例：設置lift為(0.1, 0, -0.05)會使陰影偏藍且降低暗部密度

• ‌Gamma‌

  • 原理：對中間調（0.18<RGB值<0.8）應用冪函數output = pow(input, 1/gammaValue)，gammaValue通過滑塊與軌跡球顏色混合計算
  • 示例：gamma設為(0.9, 1.1, 1.0)會使紅色通道更亮、綠色更暗

• ‌Gain‌

  • 原理：對高光（RGB值>0.8）進行線性增強output = input * gainColor，gainColor包含軌跡球色相和滑塊明度
  • 示例：gain設為(1.2, 1.0, 0.8)會創建暖色高光效果

實現流程示例

• 通過Volume系統訪問LiftGammaGain覆蓋層
• 使用Vector4傳遞參數（RGB分量+Alpha保留）
• 實時修改參數會立即影響渲染管線

• LiftGammaGainExample.cs

  using UnityEngine.Rendering;
  using UnityEngine.Rendering.Universal;
  
  public class LiftGammaGainController : MonoBehaviour {
      public VolumeProfile profile;
  
      void Update() {
          if(profile.TryGet(out LiftGammaGain lgg)) {
              // 動態調整Lift（時間變化的藍色陰影）
              lgg.lift.value = new Vector4(
                  0.1f, 
                  0.05f * Mathf.Sin(Time.time), 
                  -0.1f, 
                  1f
              );
  
              // Gamma中間調增強
              lgg.gamma.value = new Vector4(1.1f, 1.1f, 1.1f, 1f);
  
              // 高光增益（金色高光）
              lgg.gain.value = new Vector4(1.5f, 1.3f, 0.8f, 1f);
          }
      }
  }

技術細節

• ‌色彩空間‌：所有計算在線性空間（Linear Color Space）執行，需在Player Settings中啓用
• ‌性能優化‌：每個參數的軌跡球計算在Shader中通過mix()函數插值實現，避免分支判斷
• ‌混合模式‌：與Color Grading其他效果（如Tonemapping）按URP渲染順序疊加處理

典型應用場景

• ‌電影感調色‌：Lift(-0.1,0,0.1)冷陰影 + Gamma中性 + Gain(1.3,1.2,1.0)暖高光
• ‌風格化渲染‌：Gamma(0.8,0.8,1.5)增強藍色中間調，配合高對比度Lift/Gain
• ‌晝夜轉換‌：通過腳本動態插值Lift值實現陰影色調隨時間變化

URP實現流程

‌基礎配置‌

• 啓用URP管線的Post Processing功能
• 攝像機勾選Rendering > Post Processing選項

‌Volume系統設置‌

csharp
// 創建Global Volume並添加Lift Gamma Gain覆蓋
using UnityEngine.Rendering;
using UnityEngine.Rendering.Universal;

public class SetupPostProcessing : MonoBehaviour {
    void Start() {
        var volume = gameObject.AddComponent<Volume>();
        volume.profile = ScriptableObject.CreateInstance<VolumeProfile>();
        volume.profile.Add<LiftGammaGain>(true);
    }
}

‌參數動態控制示例‌

csharp
// 運行時調整Gain參數
VolumeProfile profile = GetComponent<Volume>().profile;
if(profile.TryGet(out LiftGammaGain lgg)) {
    lgg.gain.value = new Vector4(1.2f, 1.1f, 0.9f, 1f);// RGB增益
}

完整示例項目配置

‌場景搭建‌

• 創建URP項目（2021.3+版本）
• 安裝Universal RP和Post Processing包

‌Volume配置步驟‌

• Hierarchy右鍵 > Volume > Global Volume
• Inspector中點擊Add Override > Color Adjustments > Lift Gamma Gain

‌參數聯動案例‌

• ‌電影化調色‌：Lift偏藍(-0.1, -0.05, 0.1)，Gamma中性(0,0,0)，Gain偏橙(0.1, 0.05, -0.05)
• ‌風格化場景‌：提升Gain亮度(1.5,1.5,1.5)增強卡通感

技術注意事項

• 線性空間（Linear Color Space）下效果更準確，需在Project Settings > Player > Other Settings中設置
• 與Shadow/Midtones/Highlights效果類似，但Lift Gamma Gain遵循工業標準，調色更可控

通過軌跡球和滑塊的組合控制，開發者可實現從自然色彩校正到藝術化風格渲染的全流程控制

【從UnityURP開始探索遊戲渲染】專欄-直達
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