URP基于SRP,相比于Build-in的渲染管线,进一步开放了渲染流水线中各个Pass的配置与可编程性。除了内置的Forward前向渲染路径、Deferred延迟渲染路径、Forward+前向加渲染路径,这几种渲染路径中特定需要的渲染Pass以外,可以在渲染管线各个阶段插入自定义Pass来完成自定义操作。Build-in不具备修改管线中的各个阶段插入自定义Pass的能力。
【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达
渲染的各个阶段的事件
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这里列出渲染的各个阶段的事件枚举
RenderPassEvent
(com.unity.render-pipelines.universal@14.0.12/Runtime/Passes/ScriptableRenderPass.cs),依此也可快速看出渲染的流程顺序:BeforeRendering(开始渲染前) → RenderingShadows(阴影渲染) →
RenderingPrePasses(预渲染) → RenderingGbuffer(G-buffer) →
RenderingDeferredLights(延迟着色) → RenderingOpaques(渲染不透明) →
RenderingSkybox(渲染天空盒) → RenderingTransparents(渲染透明) →
RenderingPostProcessing(后处理) → AfterRendering(渲染结束后)
枚举值 | 数值 | 描述 |
---|---|---|
BeforeRendering | 0 | 在渲染管线中其他所有通道之前执行ScriptableRenderPass。此时相机矩阵和立体渲染尚未设置。可用于绘制后期管线中使用的自定义输入纹理,如LUT纹理。 |
BeforeRenderingShadows | 50 | 在渲染阴影贴图之前执行ScriptableRenderPass。此时相机矩阵和立体渲染尚未设置。 |
AfterRenderingShadows | 100 | 在渲染阴影贴图之后执行ScriptableRenderPass。此时相机矩阵和立体渲染尚未设置。 |
BeforeRenderingPrePasses | 150 | 在渲染预通道(如深度预通道)之前执行ScriptableRenderPass。此时相机矩阵和立体渲染已经设置完成。 |
AfterRenderingPrePasses | 200 | 在渲染预通道(如深度预通道)之后执行ScriptableRenderPass。此时相机矩阵和立体渲染已经设置完成。 |
BeforeRenderingGbuffer | 210 | 在渲染G-buffer通道之前执行ScriptableRenderPass。 |
AfterRenderingGbuffer | 220 | 在渲染G-buffer通道之后执行ScriptableRenderPass。 |
BeforeRenderingDeferredLights | 230 | 在渲染延迟着色通道之前执行ScriptableRenderPass。 |
AfterRenderingDeferredLights | 240 | 在渲染延迟着色通道之后执行ScriptableRenderPass。 |
BeforeRenderingOpaques | 250 | 在渲染不透明物体之前执行ScriptableRenderPass。 |
AfterRenderingOpaques | 300 | 在渲染不透明物体之后执行ScriptableRenderPass。 |
BeforeRenderingSkybox | 350 | 在渲染天空盒之前执行ScriptableRenderPass。 |
AfterRenderingSkybox | 400 | 在渲染天空盒之后执行ScriptableRenderPass。 |
BeforeRenderingTransparents | 450 | 在渲染透明物体之前执行ScriptableRenderPass。 |
AfterRenderingTransparents | 500 | 在渲染透明物体之后执行ScriptableRenderPass。 |
BeforeRenderingPostProcessing | 550 | 在渲染后处理效果之前执行ScriptableRenderPass。 |
AfterRenderingPostProcessing | 600 | 在渲染后处理效果之后执行ScriptableRenderPass,但在最终blit、后处理AA效果和色彩分级之前。 |
AfterRendering | 1000 | 在所有效果渲染完成后执行ScriptableRenderPass。 |
前向渲染
- 逐物体处理光照,适合移动端和简单光照场景。
延迟渲染
- 分离几何与光照计算,在屏幕空间执行光照,支持大量动态光源,但需更高显存开销 。配置方式:URP Asset 中设置渲染路径。
- 延迟渲染路径下GBufferPass阶段后,管线内部会固定处理LightingPass阶段,计算光照输出到缓冲区的
一、光照计算流程
输入数据来源
- 读取GBuffer纹理(RT0-RT3)中的材质属性(漫反射、法线、高光等)
- 深度缓冲区用于可见性判断和光源裁剪
计算方式
- 全屏四边形或光源几何体逐像素处理
- 定向光全局计算,点/聚光灯通过模板测试局部渲染
输出目标
- 直接写入帧缓冲区(Frame Buffer)形成最终颜色
二、关键实现文件
核心着色器
Internal-DeferredShading.shader
:内置延迟光照计算逻辑- 包含光源类型分支(定向光、点光源、聚光灯)和阴影处理
HLSL工具库
UnityDeferredLibrary.hlsl
:提供光照模型函数(如Blinn-Phong/PBR)UnityGBuffer.hlsl
:定义GBuffer数据编码/解码方法
C#管线控制
DeferredLights.cs
:管理GBuffer创建与光照Pass调度
三、技术特性
性能优化
- 通过光源体积剔除和模板测试减少无效计算
扩展性
- 可通过替换
Internal-DeferredShading.shader
自定义光照模型 - 延迟渲染路径下,透明序列的物体使用LightMode为UniversalForward的pass来渲染半透明物体
- 在Unity URP延迟渲染路径下,设置
LightMode="UniversalForward"
的Pass会被执行,但仅针对特定类型的物体。以下是具体规则:
一、延迟渲染路径下的前向Pass执行规则
半透明物体强制前向渲染
- 所有标记为
"Queue"="Transparent"
的物体,即使管线使用延迟渲染路径,其LightMode="UniversalForward"
的Pass仍会被执行 - 原因:延迟渲染无法处理透明度混合,需退回前向路径
不透明物体的例外
- 不透明物体(
"Queue"="Geometry"
)的UniversalForward
Pass在延迟路径下不会执行 - 此类物体统一由GBuffer Pass(
LightMode="UniversalGBuffer"
)处理
二、技术实现原理
管线阶段 | 执行内容 | 相关Pass的LightMode |
---|---|---|
不透明物体阶段 | 写入GBuffer(颜色、法线、材质属性等) | UniversalGBuffer |
光照计算阶段 | 基于GBuffer进行屏幕空间光照叠加 | 内置管线Pass(无LightMode标签) |
半透明物体阶段 | 按前向渲染方式逐物体计算光照,混合到帧缓冲区 | UniversalForward |
光照计算由URP内置着色器Internal-DeferredShading.shader完成,不依赖材质Shader中的Pass
三、验证与实践要点
Shader配置示例
- 半透明物体必须显式声明前向标签:
c
SubShader {
Tags { "Queue" = "Transparent" }
Pass {
Tags { "LightMode" = "UniversalForward" } // 延迟路径下仍会执行
Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
ZWrite Off
...
}
}
调试方法
- 使用Frame Debugger 工具可观察到:
- 不透明物体仅显示
Render Opaques
和GBuffer
相关条目 - 半透明物体显示
Render Transparents
条目并执行UniversalForward
Pass
- 不透明物体仅显示
四、底层机制说明
-
URP延迟路径本质上是混合渲染方案:
-
不透明物体 → 延迟渲染(GBuffer + 屏幕空间光照)
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半透明/特殊效果物体 → 前向渲染(逐物体光照计算)这种设计兼顾了不透明物体的光照性能与特殊材质的灵活性
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