除了常见的包围盒裁剪(Frustum Culling)和遮挡剔除(Occlusion Culling),还存在以下裁剪算法及其应用场景:
【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达
1. 层级剔除(Layer Culling)
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原理:基于Unity的Layer层级系统,动态禁用特定层级的渲染。例如:
csharpcsharp Camera.main.cullingMask &= ~(1 << LayerMask.NameToLayer("UI"));// 剔除UI层
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业务逻辑:用于场景切换时隐藏非活动层(如隐藏后台场景的NPC层)。
2. 距离剔除(Distance Culling)
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原理 :根据物体与摄像机的距离动态关闭渲染。URP中可通过
LOD Group
组件实现:csharpcsharp LODGroup group = GetComponent<LODGroup>(); group.SetLODs(new LOD[] { new LOD(0.5f, renderers) });// 50%视距时切换LOD
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业务逻辑:优化开放世界地形渲染,远处物体使用低模或代理网格。
3. 视口裁剪(Viewport Culling)
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原理 :仅渲染摄像机视口矩形内的内容。通过
Camera.rect
控制:csharpcsharp camera.rect = new Rect(0, 0, 0.5f, 1);// 仅渲染左半屏
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业务逻辑:分屏游戏或多画中画场景中减少冗余渲染。
自定义裁剪逻辑实现
1. 基于Shader的裁剪
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实现:在顶点着色器中手动丢弃片元:
hlslhlsl if (worldPos.y < _CutoffHeight) discard; // 自定义高度裁剪
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应用:动态地形破坏效果中隐藏地下部分。
2. 脚本驱动的动态剔除
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示例:结合业务逻辑的裁剪系统:
csharpcsharp void Update() { Renderer renderer = GetComponent<Renderer>(); renderer.enabled = CheckBusinessLogic();// 自定义条件判断 }
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案例:剧情触发时才显示特定物体(如任务道具)。
3. 混合剔除策略
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组合方案 :在URP的
RenderObjects
特性中叠加多重条件:csharpcsharp RenderObjects renderFeature = scriptableRenderer.GetFeature<RenderObjects>(); renderFeature.settings.filterSettings.LayerMask = customMask;// 混合层级+距离
性能优化建议
数据准备 :将裁剪数据预加载至显存(如通过GraphicsBuffer
)减少CPU-GPU传输。
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GraphicsBuffer 是 Unity 中用于直接操作显存数据的底层 API,通过结构化缓冲区高效存储 GPU 可访问的数据(如裁剪信息、动态网格数据等)
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使用
GraphicsBuffer
预加载裁剪数据到显存的核心步骤示例-
1. 创建GraphicsBuffer
csharpcsharp // 定义裁剪数据(如包围盒的8个顶点) Vector3[] boundsVertices = CalculateBoundsVertices();// 自定义计算逻辑// 创建GraphicsBuffer(显存缓冲区) GraphicsBuffer gpuBuffer = new GraphicsBuffer( GraphicsBuffer.Target.Structured,// 缓冲类型 boundsVertices.Length,// 元素数量sizeof(float) * 3// 每个元素大小(Vector3=3*float) );
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2. 上传数据到显存
csharpcsharp // 将CPU数据上传至GPU显存 gpuBuffer.SetData(boundsVertices); // 绑定到Shader(通过全局变量或MaterialPropertyBlock) Shader.SetGlobalBuffer("_BoundsBuffer", gpuBuffer);
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3. Shader中读取裁剪数据
hlslhlsl StructuredBuffer<float3> _BoundsBuffer; // 接收显存数据 // 在顶点着色器中判断裁剪 v2f vert (appdata v) { if (ShouldCull(_BoundsBuffer, v.vertex)) // 自定义裁剪逻辑 clip(-1); // 丢弃片元 // ...正常渲染逻辑 }
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4. 释放资源(关键!)
csharpcsharp void OnDestroy() { gpuBuffer?.Release();// 必须手动释放显存 }
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优化技巧
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批量处理:合并多个物体的裁剪数据到同一Buffer,减少API调用:
csharpcsharp GraphicsBuffer combinedBuffer = new GraphicsBuffer(...); combinedBuffer.SetData(CombineAllBounds(objects));
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动态更新:仅当数据变化时重新上传:
csharpcsharp if (boundsChanged) { gpuBuffer.SetData(newData); }
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ComputeShader加速:复杂裁剪逻辑可移至ComputeShader:
hlslhlsl // ComputeShader内并行处理裁剪 [numthreads(64,1,1)] void CSMain (uint3 id : SV_DispatchThreadID) { if (_BoundsBuffer[id.x].y < _CutoffHeight) { _VisibilityBuffer[id.x] = 0; // 标记不可见 } }
性能对比
方法 | CPU-GPU传输量 | 显存占用 | 适用场景 |
---|---|---|---|
传统每帧SetData | 高 | 低 | 数据频繁变化 |
GraphicsBuffer预加载 | 低 | 中 | 静态/半静态裁剪数据 |
ComputeShader | 极低 | 高 | 大规模动态裁剪 |
调试建议
- 使用
RenderDoc
验证显存数据是否正确上传 - 通过
Profiler
监控Graphics.Blit
和SetData
的调用开销 - 在URP的
Frame Debugger
中检查裁剪结果 - 调试工具 :使用
Frame Debugger
验证裁剪效果,避免过度剔除。
以上方案可根据项目需求在URP的Forward Renderer Asset
中配置或通过C#脚本扩展
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(欢迎点赞留言探讨,更多人加入进来能更加完善这个探索的过程,🙏)
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