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Unity SRP 即 Unity Scriptable Rendering Pipeline(可编程渲染管线),是Unity 2018的新功能,使开发者可以通过脚本按需构建自己的渲染过程。在学习和参考:
中关于Unity SRP的相关内容后,这里做一个简单的学习记录,如有错误之处,希望可以多多交流。
SRP中的内容可以用一张图说明: SRP的创建过程分为3个部分:
该部分是自定义渲染管线的起点,也是核心部分,继承自RenderPipeline类。在该类中的Render()方法中,定义自己的渲染流程中的规则及进行参数设置。一般来说,渲染的过程是将摄像机视野中3D或2D的场景对象进过一系列的处理最后转换成一张2D的图片输出到屏幕上。因此在Render()方法中,处理起点是从编辑场景里的每一个输出相机开始,经过如下过程:
在这一系列的过程中,需要将相关的指令和设置提交,通过 CommandBuffer和ScriptableRenderContext对象实现。 CommandBuffer对象作为指令缓存集,记录部分指令然后集中提交。ScriptableRenderContext对象可以理解成渲染过程中的一个管理器,CommandBuffer对象的指令提交需要通过ScriptableRenderContext对象完成,同时ScriptableRenderContext对象还可以管理如天空球的绘制、下达执行管线渲染等操作。
Custom Render Pipeline 完整代码:
- using UnityEngine;
- using UnityEngine.Experimental.Rendering;
- using UnityEngine.Rendering;
-
-
- namespace Kata03 {
- public class CustomRenderPipeline : RenderPipeline
- {
- CommandBuffer _cb;
-
- //该函数在管线销毁时调用
- public override void Dispose()
- {
- base.Dispose();
- if (_cb != null) {
- _cb.Clear();
- _cb = null;
- }
- }
-
- //该函数在管线渲染时调用
- public override void Render(ScriptableRenderContext renderContext, Camera[] cameras)
- {
- base.Render(renderContext, cameras);
-
- if (_cb == null) {
- _cb = new CommandBuffer();
- }
-
- //设置Shader中要使用的光源变量名
- var _LightDir = Shader.PropertyToID("_LightDir");
- var _LightColor = Shader.PropertyToID("_LightColor");
- var _CameraPos = Shader.PropertyToID("_CameraPos");
-
- //对于每个相机执行的操作
- foreach (var camera in cameras)
- {
- //设置渲染上下文相机属性
- renderContext.SetupCameraProperties(camera);
-
- _cb.name = "Setup";
- //显式设置渲染目标为相机BackBuffer(如果相机没有指定渲染纹理,则直接绘制到屏幕)
- _cb.SetRenderTarget(BuiltinRenderTextureType.CameraTarget);
- //设置渲染目标颜色为相机背景色
- _cb.ClearRenderTarget(true, true, camera.backgroundColor);
-
- //设置相机的着色器全局变量
- Vector4 CameraPosition = new Vector4(camera.transform.localPosition.x, camera.transform.localPosition.y, camera.transform.localPosition.z, 1.0f);
- _cb.SetGlobalVector(_CameraPos, camera.transform.localToWorldMatrix * CameraPosition);
- renderContext.ExecuteCommandBuffer(_cb);
- _cb.Clear();
-
- //天空盒绘制
- renderContext.DrawSkybox(camera);
-
- //执行裁剪
- var culled = new CullResults();
- CullResults.Cull(camera, renderContext, out culled);
-
- /*
- 裁剪结果包括:
- 可见的物体列表:visibleRenderers
- 可见灯光列表:visibleLights
- 可见反射探针(CubeMap):visibleReflectionProbes
- 裁剪结果并未排序
- */
-
- //获取所有灯光
- var lights = culled.visibleLights;
- _cb.name = "RenderLights";
- foreach (var light in lights)
- {
- //挑选出平行光处理
- if (light.lightType != LightType.Directional) continue;
- //获取光源方向
- Vector4 pos = light.localToWorld.GetColumn(0);
- Vector4 lightDir = new Vector4(pos.x,pos.y,pos.z,0);
- //获取光源颜色
- Color lightColor = light.finalColor;
- //构建shader常量缓存
- _cb.SetGlobalVector(_LightDir,lightDir);
- _cb.SetGlobalColor(_LightColor,lightColor);
- renderContext.ExecuteCommandBuffer(_cb);
- _cb.Clear();
-
- var rs = new FilterRenderersSettings(true);
- //只渲染固体范围
- rs.renderQueueRange = RenderQueueRange.opaque;
- //包括所有层
- rs.layerMask = ~0;
-
- //渲染设置,使用Shader中LightMode为"BaseLit"的Pass
- var ds = new DrawRendererSettings(camera,new ShaderPassName("BaseLit"));
- //物体绘制
- renderContext.DrawRenderers(culled.visibleRenderers,ref ds,rs);
-
- break;
- }
-
- //开始执行管线
- renderContext.Submit();
- }
- }
- }
- }
Custom Render Pipeline Asset 继承自 Render Pipeline Asset,用来在项目中生成自定义渲染管线资源,主要实现 IRenderPipelineAsset接口方法, InternalCreatePipeline(),生成自定义的 Custom RenderPipeline 对象,完整代码:
- using UnityEngine.Experimental.Rendering;
-
- #if UNITY_EDITOR
- using UnityEditor;
- using UnityEditor.ProjectWindowCallback;
- #endif
-
- namespace Kata03 {
-
- public class CustomRenderPipelineAsset : RenderPipelineAsset
- {
- #if UNITY_EDITOR
- [MenuItem("Assets/Create/Render Pipeline/Kata03/Pipeline Asset")]
- static void CreateKata03Pipeline() {
- ProjectWindowUtil.StartNameEditingIfProjectWindowExists(0,CreateInstance<CreateKata03PipelineAsset>(),"Kata03 Pipeline.asset",null,null);
- }
- class CreateKata03PipelineAsset : EndNameEditAction
- {
- public override void Action(int instanceId, string pathName, string resourceFile)
- {
- var instance = CreateInstance<CustomRenderPipelineAsset>();
- AssetDatabase.CreateAsset(instance,pathName);
- }
- }
-
- #endif
-
- protected override IRenderPipeline InternalCreatePipeline()
- {
- return new CustomRenderPipeline();
- }
- }
- }
有了 Custom Render Pipeline Asset 后,在Projects中通过 Create->RdnerPipeline->Kata03->Pipeline 即可创建对应的自定义渲染管线资源,然后替换原有的管线,在Edit->Project->Settings->Graphics中的Scriptable Render PipelineLine Settings中完成替换。
Shader是配合当前的自定义管线,完成场景内的物体着色,这和之前使用Unity内置管线没有区别。只是这里有一点需要注意的是:
在CustomRenderPipeline的渲染设置中,
var ds = new DrawRendererSettings(camera,new ShaderPassName("BaseLit"));
这里在构建ShaderPassName对象时,传递的参数为使用的Shader的Pass中"LightMode"对应的名称,因为在自定义渲染管线中,场景内物体光照着色的区分是通过Shader内的Pass里的"LightMode"进行的。包含光照计算的Shader代码:
- Shader "Custom/BaseDirLit"
- {
- Properties
- {
- _Color("Tint", Color) = (0.5,0.5,0.5,1)
- _DiffuseFactor("Diffuse Factor", Range(0,1)) = 1
- _SpecularColor("Specular Color",Color)=(1,1,1,1)
- _SpecularFactor("Specular Factor", Range(0,1)) = 1
- _SpecularPower("Specular Power",Float) = 100
- }
-
- HLSLINCLUDE
-
- #include "UnityCG.cginc"
- #define PI 3.14159265359
-
- uniform float4 _LightDir;
- uniform float4 _LightColor;
- uniform float4 _CameraPos;
- uniform float4 _Color;
- uniform float _DiffuseFactor;
- uniform float _SpecularFactor;
- uniform float _SpecularColor;
- uniform float _SpecularPower;
-
- struct a2v
- {
- float4 vertex : POSITION;
- float4 normal : NORMAL;
- };
-
- struct v2f
- {
- float4 pos : SV_POSITION;
- float4 normalWorld : TEXCOORD1;
- float4 worldPos : TEXCOORD2;
- };
-
- v2f vert(a2v v)
- {
- v2f o;
- UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(v2f,o);
- o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
- o.normalWorld = float4(normalize(mul(normalize(v.normal.xyz), (float3x3)unity_WorldToObject)),v.normal.w);
- o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex);
- return o;
- }
-
- half4 frag(v2f i) : SV_Target
- {
- fixed4 diffuse=_DiffuseFactor*max(0.0,dot(_LightDir.xyz,normalize(i.normalWorld.xyz)))*_Color*_LightColor;
- fixed3 viewDir=normalize(_CameraPos.xyz-i.worldPos.xyz);
- fixed3 halfDir=normalize(_LightDir.xyz+viewDir);
- fixed4 specular= _LightColor*_SpecularFactor*pow(max(0,dot(normalize(i.normalWorld.xyz),halfDir)),_SpecularPower)*max(0,saturate(dot(normalize(i.normalWorld.xyz),_LightDir.xyz)))*(_SpecularPower+8)/(8+PI);
- return diffuse+specular;
- }
-
- ENDHLSL
-
- SubShader
- {
- Tags{ "Queue" = "Geometry" }
- LOD 100
- Pass
- {
- Tags {"LightMode" = "BaseLit"}
-
- HLSLPROGRAM
- #pragma vertex vert
- #pragma fragment frag
-
- ENDHLSL
- }
- }
- }
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