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  1. 2024.03.03 [Godot] Old CRT Monitor Shader 오래된 CRT 모니터 셰이더
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오래된 옛날 CRT 모니터나 VHS 비디오 테이프를 재생하는 효과를 표현해 보자.

 

아래와 같이 세팅한다.

Sprite2D - 캐릭터 스프라이트를 추가하고 화면 중앙에 위치시킨다.

ColorRect - Layout - Transform - Size를 뷰포트와 동일하게 조절한다.

                Material에 Shader Material을 추가한다.

                Shader Material을 추가하면 나타나는 Shader에 아래 셰이더 코드를 추가한다.

                셰이더 코드를 추가하면 나타나는 Shader Parameters - Overlay 체크 박스를 체크한다.

 

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/*
Shader from Godot Shaders - the free shader library.
godotshaders.com/shader/VHS-and-CRT-monitor-effect
 
This shader is under CC0 license. Feel free to use, improve and 
change this shader according to your needs and consider sharing 
the modified result to godotshaders.com.
*/
 
shader_type canvas_item;
 
//*** IMPORTANT! ***/ 
// - If you are using this shader to affect the node it is applied to set 'overlay' to false (unchecked in the instepctor).
// - If you are using this shader as an overlay, and want the shader to affect the nodes below in the Scene hierarchy,
//   set 'overlay' to true (checked in the inspector).
// On Mac there is potentially a bug causing this to not work properly. If that is the case and you want to use the shader as an overlay
// change all "overlay ? SCREEN_TEXTURE : TEXTURE" to only "SCREEN_TEXTURE" on lines 129-140, and "vec2 uv = overlay ? warp(SCREEN_UV) : warp(UV);"
// to "vec2 uv = warp(SCREEN_UV);" on line 98.
uniform bool overlay = false;
 
uniform float scanlines_opacity : hint_range(0.01.0= 0.4;
uniform float scanlines_width : hint_range(0.00.5= 0.25;
uniform float grille_opacity : hint_range(0.01.0= 0.3;
uniform vec2 resolution = vec2(640.0480.0); // Set the number of rows and columns the texture will be divided in. Scanlines and grille will make
                                              // a square based on these values
 
uniform bool pixelate = true// Fill each square ("pixel") with a sampled color, creating a pixel look and a more accurate representation of how
                              // a CRT monitor would work.
 
uniform bool roll = true;
uniform float roll_speed = 8.0// Positive values are down, negative are up
uniform float roll_size : hint_range(0.0100.0= 15.0;
uniform float roll_variation : hint_range(0.15.0= 1.8// This valie is not an exact science. You have to play around with the value to find
                                                           // a look you like. How this works is explained in the code below.
uniform float distort_intensity : hint_range(0.00.2= 0.05// The distortion created by the rolling effect.
 
uniform float noise_opacity : hint_range(0.01.0= 0.4;
uniform float noise_speed = 5.0// There is a movement in the noise pattern that can be hard to see first. This sets the speed of that movement.
 
uniform float static_noise_intensity : hint_range(0.01.0= 0.06;
 
uniform float aberration : hint_range(-1.01.0= 0.03// Chromatic aberration, a distortion on each color channel.
uniform float brightness = 1.4// When adding scanline gaps and grille the image can get very dark. Brightness tries to compensate for that.
uniform bool discolor = true// Add a discolor effect simulating a VHS
 
uniform float warp_amount :hint_range(0.05.0= 1.0// Warp the texture edges simulating the curved glass of a CRT monitor or old TV.
uniform bool clip_warp = false;
 
uniform float vignette_intensity = 0.4// Size of the vignette, how far towards the middle it should go.
uniform float vignette_opacity : hint_range(0.01.0= 0.5;
 
uniform sampler2D SCREEN_TEXTURE : hint_screen_texture, filter_linear_mipmap;
 
// Used by the noise functin to generate a pseudo random value between 0.0 and 1.0
vec2 random(vec2 uv){
    uv = vec2( dot(uv, vec2(127.1,311.7) ),
               dot(uv, vec2(269.5,183.3) ) );
    return -1.0 + 2.0 * fract(sin(uv) * 43758.5453123);
}
 
// Generate a Perlin noise used by the distortion effects
float noise(vec2 uv) {
    vec2 uv_index = floor(uv);
    vec2 uv_fract = fract(uv);
 
    vec2 blur = smoothstep(0.01.0, uv_fract);
 
    return mix( mix( dot( random(uv_index + vec2(0.0,0.0) ), uv_fract - vec2(0.0,0.0) ),
                     dot( random(uv_index + vec2(1.0,0.0) ), uv_fract - vec2(1.0,0.0) ), blur.x),
                mix( dot( random(uv_index + vec2(0.0,1.0) ), uv_fract - vec2(0.0,1.0) ),
                     dot( random(uv_index + vec2(1.0,1.0) ), uv_fract - vec2(1.0,1.0) ), blur.x), blur.y) * 0.5 + 0.5;
}
 
// Takes in the UV and warps the edges, creating the spherized effect
vec2 warp(vec2 uv){
    vec2 delta = uv - 0.5;
    float delta2 = dot(delta.xy, delta.xy);
    float delta4 = delta2 * delta2;
    float delta_offset = delta4 * warp_amount;
    
    return uv + delta * delta_offset;
}
 
// Adds a black border to hide stretched pixel created by the warp effect
float border (vec2 uv){
    float radius = min(warp_amount, 0.08);
    radius = max(min(min(abs(radius * 2.0), abs(1.0)), abs(1.0)), 1e-5);
    vec2 abs_uv = abs(uv * 2.0 - 1.0- vec2(1.01.0+ radius;
    float dist = length(max(vec2(0.0), abs_uv)) / radius;
    float square = smoothstep(0.961.0, dist);
    return clamp(1.0 - square, 0.01.0);
}
 
// Adds a vignette shadow to the edges of the image
float vignette(vec2 uv){
    uv *= 1.0 - uv.xy;
    float vignette = uv.x * uv.y * 15.0;
    return pow(vignette, vignette_intensity * vignette_opacity);
}
 
void fragment()
{
    vec2 uv = overlay ? warp(SCREEN_UV) : warp(UV); // Warp the uv. uv will be used in most cases instead of UV to keep the warping
    vec2 text_uv = uv;
    vec2 roll_uv = vec2(0.0);
    float time = roll ? TIME : 0.0;
    
 
    // Pixelate the texture based on the given resolution.
    if (pixelate)
    {
        text_uv = ceil(uv * resolution) / resolution;
    }
    
    // Create the rolling effect. We need roll_line a bit later to make the noise effect.
    // That is why this runs if roll is true OR noise_opacity is over 0.
    float roll_line = 0.0;
    if (roll || noise_opacity > 0.0)
    {
        // Create the areas/lines where the texture will be distorted.
        roll_line = smoothstep(0.30.9, sin(uv.y * roll_size - (time * roll_speed) ) );
        // Create more lines of a different size and apply to the first set of lines. This creates a bit of variation.
        roll_line *= roll_line * smoothstep(0.30.9, sin(uv.y * roll_size * roll_variation - (time * roll_speed * roll_variation) ) );
        // Distort the UV where where the lines are
        roll_uv = vec2(( roll_line * distort_intensity * (1.-UV.x)), 0.0);
    }
    
    vec4 text;
    if (roll)
    {
        // If roll is true distort the texture with roll_uv. The texture is split up into RGB to 
        // make some chromatic aberration. We apply the aberration to the red and green channels accorging to the aberration parameter
        // and intensify it a bit in the roll distortion.
        text.r = texture(SCREEN_TEXTURE, text_uv + roll_uv * 0.8 + vec2(aberration, 0.0* .1).r;
        text.g = texture(SCREEN_TEXTURE, text_uv + roll_uv * 1.2 - vec2(aberration, 0.0* .1 ).g;
        text.b = texture(SCREEN_TEXTURE, text_uv + roll_uv).b;
        text.a = 1.0;
    }
    else
    {
        // If roll is false only apply the aberration without any distorion. The aberration values are very small so the .1 is only 
        // to make the slider in the Inspector less sensitive.
        text.r = texture(SCREEN_TEXTURE, text_uv + vec2(aberration, 0.0* .1).r;
        text.g = texture(SCREEN_TEXTURE, text_uv - vec2(aberration, 0.0* .1).g;
        text.b = texture(SCREEN_TEXTURE, text_uv).b;
        text.a = 1.0;
    }
    
    float r = text.r;
    float g = text.g;
    float b = text.b;
    
    uv = warp(UV);
    
    // CRT monitors don't have pixels but groups of red, green and blue dots or lines, called grille. We isolate the texture's color channels 
    // and divide it up in 3 offsetted lines to show the red, green and blue colors next to each other, with a small black gap between.
    if (grille_opacity > 0.0){
        
        float g_r = smoothstep(0.850.95, abs(sin(uv.x * (resolution.x * 3.14159265))));
        r = mix(r, r * g_r, grille_opacity);
        
        float g_g = smoothstep(0.850.95, abs(sin(1.05 + uv.x * (resolution.x * 3.14159265))));
        g = mix(g, g * g_g, grille_opacity);
        
        float b_b = smoothstep(0.850.95, abs(sin(2.1 + uv.x * (resolution.x * 3.14159265))));
        b = mix(b, b * b_b, grille_opacity);
        
    }
    
    // Apply the grille to the texture's color channels and apply Brightness. Since the grille and the scanlines (below) make the image very dark you
    // can compensate by increasing the brightness.
    text.r = clamp(r * brightness, 0.01.0);
    text.g = clamp(g * brightness, 0.01.0);
    text.b = clamp(b * brightness, 0.01.0);
    
    // Scanlines are the horizontal lines that make up the image on a CRT monitor. 
    // Here we are actual setting the black gap between each line, which I guess is not the right definition of the word, but you get the idea  
    float scanlines = 0.5;
    if (scanlines_opacity > 0.0)
    {
        // Same technique as above, create lines with sine and applying it to the texture. Smoothstep to allow setting the line size.
        scanlines = smoothstep(scanlines_width, scanlines_width + 0.5, abs(sin(uv.y * (resolution.y * 3.14159265))));
        text.rgb = mix(text.rgb, text.rgb * vec3(scanlines), scanlines_opacity);
    }
    
    // Apply the banded noise.
    if (noise_opacity > 0.0)
    {
        // Generate a noise pattern that is very stretched horizontally, and animate it with noise_speed
        float noise = smoothstep(0.40.5, noise(uv * vec2(2.0200.0+ vec2(10.0, (TIME * (noise_speed))) ) );
        
        // We use roll_line (set above) to define how big the noise should be vertically (multiplying cuts off all black parts).
        // We also add in some basic noise with random() to break up the noise pattern above. The noise is sized according to 
        // the resolution value set in the inspector. If you don't like this look you can 
        // change "ceil(uv * resolution) / resolution" to only "uv" to make it less pixelated. Or multiply resolution with som value
        // greater than 1.0 to make them smaller.
        roll_line *= noise * scanlines * clamp(random((ceil(uv * resolution) / resolution) + vec2(TIME * 0.80.0)).x + 0.80.01.0);
        // Add it to the texture based on noise_opacity
        text.rgb = clamp(mix(text.rgb, text.rgb + roll_line, noise_opacity), vec3(0.0), vec3(1.0));
    }
    
    // Apply static noise by generating it over the whole screen in the same way as above
    if (static_noise_intensity > 0.0)
    {
        text.rgb += clamp(random((ceil(uv * resolution) / resolution) + fract(TIME)).x, 0.01.0* static_noise_intensity;
    }
    
    // Apply a black border to hide imperfections caused by the warping.
    // Also apply the vignette
    text.rgb *= border(uv);
    text.rgb *= vignette(uv);
    // Hides the black border and make that area transparent. Good if you want to add the the texture on top an image of a TV or monitor.
    if (clip_warp)
    {
        text.a = border(uv);
    }
    
    // Apply discoloration to get a VHS look (lower saturation and higher contrast)
    // You can play with the values below or expose them in the Inspector.
    float saturation = 0.5;
    float contrast = 1.2;
    if (discolor)
    {
        // Saturation
        vec3 greyscale = vec3(text.r + text.g + text.b) / 3.;
        text.rgb = mix(text.rgb, greyscale, saturation);
        
        // Contrast
        float midpoint = pow(0.52.2);
        text.rgb = (text.rgb - vec3(midpoint)) * contrast + midpoint;
    }
    
    COLOR = text;
}
 

 

실행하면 위와 같은 효과가 표현된다.

 

Shader Parameters의 옵션을 바꿔가며 여러가지 효과를 적용해 보자.

 

※ 참고

VHS and CRT monitor effect

 

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Posted by J-sean
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