Unity SRP(Scriptable Render Pipeline)是Unity引擎中一个可编程的渲染管线,提供了更高的灵活性和可定制性。在本文中,我们将从多个方面详细阐述Unity SRP。
一、SRP简介
Unity SRP是Unity引擎中一个用于替代传统渲染管线的工具,它提供了更加灵活、可扩展、高质量的渲染效果。SRP可以以更少的代码实现自定义渲染管线,这使得它易于定制、高效、随时更改渲染流程,使用户可以更好地控制渲染效果。
Unity SRP 作为可编程渲染管线的基础,在不同的渲染需求下,提供了三种不同的渲染管线模版: ● 高清晰度渲染管线(High Definition Render Pipeline,HDRP) ● 通用渲染管线(Universal Render Pipeline,URP) ● 延迟渲染管线(Lightweight Render Pipeline,LWRP) 其中,HDRP是适用于高端图形、高逼真度渲染的渲染管线,而URP则是适用于多平台、轻量级游戏渲染的渲染管线,LWRP则适用于移动平台等资源受限环境。
二、SRP实现方式
Unity SRP是一个可编程渲染管线,其主要是通过C#和Shader代码实现而成。在SRP中,用户需要对各种过程进行编码,如通过C#脚本控制相机的裁剪、层级渲染、Culling Mask等方式来控制物体的渲染,通过编写Shader图编写自定义材质和着色器,从而完成自定义渲染流程的搭建。 下面是一个简单的SRP渲染示例代码:
using UnityEngine;
using UnityEngine.Rendering;
class MySRPAsset : RenderPipelineAsset
{
protected override RenderPipeline CreatePipeline()
{
return new MySRPPipeline();
}
}
class MySRPPipeline : RenderPipeline
{
CameraRenderer renderer = new CameraRenderer();
public override void Render(ScriptableRenderContext context, Camera[] cameras)
{
foreach (var camera in cameras)
{
renderer.Render(context, camera);
}
}
}
class CameraRenderer
{
public void Render(ScriptableRenderContext context, Camera camera)
{
// 裁剪
context.SetupCameraProperties(camera);
// 渲染
CommandBuffer cmd = new CommandBuffer();
cmd.ClearRenderTarget(true, true, Color.clear); // 清除颜色缓冲区
context.ExecuteCommandBuffer(cmd);
cmd.Release();
// 提交
context.Submit();
}
}
这是一个简单的SRP渲染管线的示例代码,其中包括了对裁剪、渲染、提交等过程的控制,同时利用了C#编程语言来编写控制逻辑。
三、HDRP特性
Unity HDRP是适用于高端图形、高逼真度渲染的渲染管线,对比传统渲染管线,HDRP提供了多项特性: ● 物理渲染 HDRP提供了physically-based rendering(PBR)技术,这意味着所有材料都可以通过预制和自定义Shader,相对准确地模拟现实世界中的光照和材料反射等物理过程。 ● 实时光线追踪 HDRP提供了光线追踪功能,这允许您更好地模拟自然光线的行为并支持实时光照。 ● 后处理 HDRP提供了多种高级后处理特效,例如Bokeh,Bloom等,用于增强图形效果,使得游戏画面效果更加逼真。 下面是一个使用HDRP实现实时光线追踪功能的代码示例:
Shader "Custom/LightTrace"
{
Properties
{
_MainTex ("Texture", 2D) = "black" {}
}
SubShader
{
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityPBSLighting.cginc"
struct appdata
{
float4 vertex_XYZ : POSITION;
float4 vertex_UV : TEXCOORD0;
float3 vertex_Normal : NORMAL;
};
struct v2f
{
float4 vertex_UV : TEXCOORD0;
};
sampler2D _MainTex;
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
o.vertex_UV = v.vertex_UV;
return o;
}
half4 frag (v2f i) : SV_Target
{
float3 pos = tex2D(_MainTex, i.vertex_UV.xy).xyz;
float3 normal = tex2D(_MainTex, i.vertex_UV.zw).xyz;
Ray ray = new Ray(pos + normal * 0.05f, -normal);
RaycastHit hit;
if (Physics.Raycast(ray, out hit))
{
float3 col = SAMPLE_GI_COLOR(hit);
return half4(col, 1);
}
else
{
return half4(0, 0, 0, 1);
}
}
ENDCG
}
}
}
该代码实现了一个基于实时光线追踪的自定义Shader,通过使用物理光线和GPU交互实现了实时渲染效果,从而提高了效率的同时提升了渲染效果。
四、URP特性
Unity URP是适用于多平台、轻量级游戏的渲染管线,相对于HDRP,它变得更加灵活。URP提供了多项特性: ● 可编程渲染管线 允许用户根据自己的需求设计的可编程渲染,包括自定义着色器、后处理、屏幕空间特效等。 ● 体积光效果 URP支持高质量、高效率的体积光和雾效,通过这些特效可以改善游戏的外观和感观体验。 ● 后处理 URP提供了如波纹、卡通化、变形、扰动等多种特效,可辅助用户实现个性化的画面效果。 下面是一个使用URP实现自定义Shader的代码示例:
Shader "Custom/MyURPShader"
{
Properties
{
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
_Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
}
SubShader
{
Tags {"RenderType"="Opaque"}
Pass
{
HLSLPROGRAM
#include "Packages/com.unity.render-pipelines.core/ShaderLibrary/Common.hlsl"
#include "Packages/com.unity.render-pipelines.core/ShaderLibrary/PBR.hlsl"
#include "Packages/com.unity.render-pipelines.core/ShaderLibrary/Core.hlsl"
Texture2D _MainTex;
SamplerState _MainTex_sampler;
float4 _Color;
struct a2v
{
float4 vertex : POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
float3 normal : NORMAL;
};
struct v2f
{
float4 vertex : SV_POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
float3 normal : NORMAL;
};
v2f vert (a2v v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = v.uv;
o.normal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
return o;
}
half4 frag (v2f i) : SV_Target
{
half albedo = 1;
half4 c = UNITY_SAMPLE_TEX2D(_MainTex, _MainTex_sampler, i.uv);
albedo = c.a;
c *= _Color;
return half4(c.rgb * albedo, c.a);
}
ENDHLSL
}
}
}
该代码使用URP实现了一个简单的自定义Shader,包括了对材质颜色和透明度的控制,以及对贴图的采样,实现了与官方渲染管线不同的渲染效果。
五、总结
Unity SRP提供了三种不同的渲染管线模板:高清晰度渲染管线(HDRP)、通用渲染管线(URP)和延迟渲染管线(LWRP),不同类型的游戏可以选择适合自己的渲染管线。SRP是一个可编程渲染管线,其主要是通过C#和Shader代码实现而成,用户可以通过定制渲染流程、编写自定义着色器等方式实现自己的渲染要求。SRP也提供了多项特性,如物理渲染、实时光线追踪、体积光、雾效、多种后处理等,使游戏画面效果更加逼真、美观。