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SRP__5bc3eddacd591.png)\n\n\n### 1.1 图形渲染管线\n\n《Render-Time Rendering Third Edition》一书中将计算机图形渲染的流程划分为3个阶段\n\n\n#### 应用阶段（Application Stage）\n\n准备好要渲染的场景数据，如相机，模型，灯光等信息，为提高性能对不可见的物体进行剔除（Culling），最后设置好每个即将渲染的模型所对应的渲染状态。渲染状态包括但不限于材质，纹理，Shader等。\n\n\n#### 几何阶段 （Geometry Stage）\n\n该阶段运行在GPU上\n\n\n1. 模型和视图变换 Model and View Transform\n2. 顶点着色 Vertex Shading 顶点着色阶段的目的即确认顶点处材质的光照效果。像顶点位置，法线等数据都会通过该阶段发送到光栅化阶段。\n3. 投影 Projection 该阶段就是将模型从三维空间投射到二维空间的过程 常见的投影方式有两种：**正交投影**，**透视投影**\n4. 裁剪 Clipping\n\n![](assets/0001 - SRP__5bc3ee3de2ed6.png)\n\n当图元完全处于视体内部，直接进入下个阶段\n\n当图元完全处于视体外部，直接丢弃\n\n当图元部分处于视体内部，对图元进行裁剪并产生新的图元\n\n裁剪阶段即对部分处于视体内部的图元进行裁剪操作。\n\n\n1. 屏幕映射 Screen Mapping\n\n![](assets/0001 - SRP__5bc3ee08bff1f.png)\n\n进入该阶段顶点坐标仍然是三维的，但x,y在经过上面的投影阶段已经是二维的状态。此时x,y与z坐标组成了窗口坐标系。\n\n假设在一个窗口里对场景进行绘制，窗口最小坐标(x1, y1)，最大坐标(x2, y2)。屏幕映射首先进行平移，随后进行缩放，在映射过程中z坐标不受影响。新的x和y坐标称为屏幕坐标系，并和z坐标进入光栅化阶段。\n\n\n屏幕映射阶段即是将得到的坐标映射到对应的屏幕坐标系上。\n\n\n#### 光栅化阶段（Rasterizer Stage）\n\n1. 三角形设置 Triangle Setup 计算三角形表面的差异和三角形表面的其他相关数据\n2. 三角形遍历 Triangle Traversal 扫描三角形覆盖的像素区域，并将重合的像素生产片段（fragment）。\n3. 像素着色 Pixel Shading 逐像素处理着色运算\n4. 合并 Merging\n\n图形系统一般都是使用**双缓冲机制**，也就是最终生产的图像会输出到**后台缓冲区**(backbuffer)，然后交换至屏幕。合并阶段就是将前面所有片段操作（如：颜色缓冲区，alpha通道，模板缓冲区，深度测试结果等）所产生的片段颜色合并至后台缓冲区(backbuffer)。\n\n\n### 1.2 GPU渲染管线\n\n![](assets/0001 - SRP__5bc3ee61dd019.png)\n\n\n> 绿色阶段完全可以编程\n>\n> 蓝色阶段可配置，不可编程\n>\n> 灰色阶段完全固定，不可配置，不可编程\n>\n>\n> 后续知识路径：\n>\n>\n> Unity中的固定管线\n>\n>\n> - Deferred Rendering\n> - Forward Rendering\n>\n> Unity中的可编程管线\n>\n>\n> - High Definition Render Pipeline\n> - LightWeight Render Pipeline\n> - 自定义渲染管线\n\n\n## 2 SRP概述\n\n可编程渲染管线是一个可以通过代码控制渲染的方式的管线。\n\n\n### 2.1 解决了什么问题\n\n#### 问题\n\n传统Unity提供了一系列的内置管线供我们使用。包括**前向渲染**和**延迟渲染**。这些渲染方式是传统渲染黑盒子的缺点：\n\n\n- 只能按照他们本身设计的程序执行\n- 很一般，它们需要做每一件事，而不能掌控任何流程\n- 不可配置。只能在预设的位置注入一些指令\n- 拓展性和可修改性有限，内部较小的修改可能导致外部较大的变化 由于改变破坏项目的行为产生Unity无法修复的Bug\n\n\n#### 解决\n\nSRP Core API 解决了上面描述的问题。其将渲染流程从原来的黑盒转向可控制、预制件、可编程的方向。\n\n\n### 2.2 概念与过程\n\n#### SRP Asset\n\nSRP Asset本身是一个ScriptableObject，我们可以对其进行保存和版本控制。在GraphicsSetting中进行设置，Unity会使用SRP提供的渲染设置。SRP Asset提供了配置渲染管线的接口，当Unity实现第一次渲染的时候，其会调用InternalCreatePipelineCreatePipeline，Asset会返回一个SRP Instance。\n\n\n```\n[ExecuteInEditMode]\n\npublic\n\nclass\n\nBasicAssetPipe\n :\nRenderPipelineAsset\n\n\n{\n\n\npublic\n Color clearColor = Color.green;\n\n\n#\nif\n UNITY_EDITOR\n\n\n// Call to create a simple pipeline\n\n\n [UnityEditor.MenuItem(\n\"SRP-Demo/01 - Create Basic Asset Pipeline\"\n)]\n\n\nstatic\n\nvoid\n\nCreateBasicAssetPipeline\n(\n)\n\n\n{\n\n\nvar\n instance = ScriptableObject.CreateInstance();\n\n UnityEditor.AssetDatabase.CreateAsset(instance,\n\"Assets/BasicAssetPipe.asset\"\n);\n\n }\n\n\n#\nendif\n\n\nprotected\n\noverride\n RenderPipeline\nCreatePipeline\n(\n)\n\n\n{\n\n\nreturn\n\nnew\n BasicPipeInstance(clearColor);\n\n }\n\n}\n```\n\n\n#### SRP Instance\n\nSRP Asset控制配置，但是SRP Instance是真正的渲染的切入点，渲染的逻辑都在SRP Instance中。SRP Instance中包括一个Render function，此方法包括两个变量：ScriptableRenderContext（Command Buffer用于排列渲染相关操作）、Camera（需要渲染的摄像机）。\n\n\n```\npublic\n\nclass\n\nBasicPipeInstance\n :\nRenderPipeline\n\n\n{\n\n\nprivate\n Color m_ClearColor = Color.black;\n\n\npublic\n\nBasicPipeInstance\n(\nColor clearColor\n)\n\n\n{\n\n m_ClearColor = clearColor;\n\n }\n\n\nprotected\n\noverride\n\nvoid\n\nRender\n(\nScriptableRenderContext context, Camera[] cameras\n)\n\n\n{\n\n\n// clear buffers to the configured color\n\n\nvar\n cmd =\nnew\n CommandBuffer();\n\n cmd.ClearRenderTarget(\ntrue\n,\ntrue\n, m_ClearColor);\n\n context.ExecuteCommandBuffer(cmd);\n\n cmd.Release();\n\n context.Submit();\n\n }\n\n}\n```\n\n\nSRP使用Unity中的CommandBuffers提供相关操作，CommandBuffers中的顺序是根据context传入的数据排序。SRP渲染最后一步需要调用context.Submit()方法，这一步执行render context中相关指令。\n\n\n#### SRP Context\n\nSRP渲染使用了延迟执行的方法。如果我们创建了一系列指令并执行它们。用于创建指令的的对象叫ScriptableRenderContext作为一个参数传给Render方法。\n\n\n#### SRP中的Culling\n\n- 视锥剔除：只计算在摄像机近裁剪面和远裁剪面之间的游戏物体\n- 遮挡剔除：计算那些物体被遮挡了，并将被遮挡的物体进行剔除。\n\nUnity开始渲染第一步是计算哪些可以渲染。这包括选择一个摄像机和进行剔除操作。剔除操作返回一个**被摄象机渲染的游戏物体**和**光照的列表**。SRP将在之后的渲染管线中使用这些游戏物体。SRP提供了很多关于剔除的相关API。\n\n\n```\n//Parameters controlling culling process in CullingResults\n\n\nScriptableCullingParameters cullingParams;\n\nCamera.main.TryGetCullingParameters(\nout\n cullingParams);\n\n//doing culling for each camera\n\n\nCullingResults cullingResults =\nnew\n CullingResults();\n\ncullingResults = context.Cull(\nref\n cullingParams);\n```\n\n\n#### SRP中的 Drawing\n\n在SRP中draw需要在culling步骤完成之后进行。\n\n在渲染管线中可配置的部分很多，有一些我们需要在工作之前进行确认：\n\n\n- 渲染管线的目标硬件、\n- 想实现的特殊视觉效果\n- 项目的类型\n\n具体的选项：\n\n\n- HDR vs LDR\n- Linear vs Gamma\n- MSAA vs Post Process anti-aliasing\n- Physically-based Materials vs Simple Materials\n- Lighting vs No Lighting\n- Lighting technique\n- Shadowing technique\n\n实例1:过滤：Render Buckets and Layers\n\n无光照，渲染一些不透明的物体\n\n游戏物体有很多的类别，Unity使用队列的方式对其渲染。这些队列来自Unity存放GameObjects的buckets。当SRP渲染场景的时候，可以指定buckets的范围。\n\n在buckets，可以使用标准的Unity Layers进行过滤。\n\n\n```\nvar\n opaqueRange =\nnew\n FilteringSettings();\n\n//FilteringSettings.renderQueueRange : Render objects whose material render queue in inside this range\n\n\n//这里的渲染队列在[0,GeometryLast]之间是为不透明对象，在[GeometryLast,5000]之间被视为半透明对象。\n\n\nopaqueRange.renderQueueRange =\nnew\n RenderQueueRange(\n0\n, (\nint\n)RenderQueue.GeometryLast);\n\n//layerMask - Only render objects in the given layer mask\n\n\n//Include all layers\n\n\nopaqueRange.layerMask = ~\n0\n;\n//??????不懂\n```\n\n\n实例2：绘制设置：物体如何被绘制出来的\n\n通过前面的filtering和culling的过程，SRP决定了那些是需要渲染的对象，但是还需要进行如何绘制的设置.SRP提供了大量的可选择配置来渲染那些通过了过滤的游戏物体。用于配置的结构体叫做 DrawRenderSettings：允许我们进行配置：\n\n\nSorting - 渲染游戏物体的顺序，比如从前向后或从后向前\n\nPer-Renderer flags - 那些内置的设置要Unity传给Shader，这包括像预置的光线探针(probe)、预置的光线贴图\n\nRendering flags - SRP batching的算法，像instancing 或者 non-instancing\n\nShader Pass - 当前渲染批次使用哪个Shader pass\n\n\n```\n//Setting for DrawRenderers.describes how to sort visible objects are sorted and which shader passes to use.\n\n\n//SortingSettings - This struct describes the methods to sort objects during rendering.\n\n\nvar\n ds =\nnew\n DrawingSettings(\nnew\n ShaderTagId(\n\"Opaque\"\n),\nnew\n SortingSettings(Camera.main));\n\nds.enableInstancing =\ntrue\n;\n\n//what kind of per-object data to setup during rendering. pass lightprobe and lightmap data to each renderer\n\n\nds.perObjectData = PerObjectData.LightProbe | PerObjectData.Lightmaps;\n```\n\n\n创建一个DrawingSettings对象，并设置这个对象的一些属性。\n\n\n在完成上面的两个步骤后就可以进行绘制了\n\n\n#### Free Camera\n\n添加一个Free Camera组件，可以让摄像机通过键盘和鼠标进行简单的的移动，在Play Mode下进行移动和旋转。\n\n\n#### Camera Switcher\n\nCamera Switcher组件可以定义一系列相机，然后在Play Mode中通过Debug Window在这些相机之间进行切换。\n\n\n### 2.3 Unity 渲染管线框架\n\nBuild-In Render 内置渲染器（默认）兼容太多，反而不能面面俱到，效果不好\n\n\nScriptable Render Pipline 可编程渲染管线技术，是Unity提供的新渲染系统，可用C#脚本定制Unity的渲染过程，但自己定制渲染管线对编程要求很高，难度大，所以Unity提供里2个预制的管线，基本上涵盖了我们所有的需求，使用时不需要太底层的技术要求！\n\n\nHigh Definition Render Pipeline (HDRP): 高分辨率渲染管线，适用于PC或主机上的AAA级别游戏，同时支持Forward and Deferred 渲染。专注于高端图形渲染，针对高端硬件配置，像PC、XBox 和Playstation，其面向高逼真度的游戏、图形demo和建筑渲染、超写实效果，以及所需的最佳图形效果。同时针对高端图形处理时，它要比内置渲染器要快得多，但如果用来做low poly风格的作品就有点杀鸡用牛刀了，纯属浪费资源和时间；但要想得到完成利用HDRP的完美表现能力，需要大量的贴图，漫反射贴图、高光贴图、金属贴图、平滑贴图、AO贴图、法线贴图、凹凸贴图、高度贴图…So,要做HDRP流程需要非常长的时间和庞大的制作团队，还有充足的预算！建议5人以下的小团队慎入！\n\n\nUniversal Render Pipleline 通用管线流程（URP前身为Lightweight Render Pipeline — LWRP轻量级渲染管线），专注于性能，适用于移动端，URP是选了不会错的渲染管线，它被设计为能够在任何平台上都能提供最好的性能，所以除非有特殊需求只能在HDRP或者SRP解决的，其他都应该选择URP，不管是移动端、主机、PC等，URP都能提供高性能的渲染，目前URP能做的也非常多，它拥有很多HDRP相同的功能，但为了在所有平台达到更好的性能，其做了一定的缩减，但这并不意味着URP做不出漂亮的游戏；\n\nLWRP使用Forward渲染。LWRP使用LWRP和LWRP-VR两种模板。LWRP同样使用自己的Shader，与Unity内置shader不兼容。\n\n\n这两个内置管线都以package包的形式发布，都包含了Shader Graph编辑器和Post Processing后处理器。\n\n\n> 总之\n>\n>\n> - Build-In Render Pipeline内置渲染管线是Unity提供的固定的、不可编程控制的原始的渲染管线；\n> - SRP是Unity提供的，一种渲染管线的实现方案——用户可以用C#编程控制渲染过程\n> - HDRP和URP是Unity基于SRP的方式，提供的两种渲染管线的框架，是SRP实现的两种方案\n\n\n#### URP HDRP区别\n\n这两种管线流程都利用里Unity新的可编程渲染管线技术，Unity正在把他们变成新的标准，shader graph，visual effect graph这些新功能都是他们的专属，这两个都是创作shader和粒子特效很棒的工具，也支持VR，不过HDRP做逼真风格的VR性能要求非常高！因为Unity实际上把所有东西渲染2次（因为有两个镜头），所以延迟渲染现在只有HDRP支持，不过对URP的支持官方已经在路上。\n\n\n两者最大的区别是对光照的支持，HDRP提供高级和丰富的光照功能，比如实时全局光照（RealTime GI），能够模拟光线反射、体积光、能模拟光穿过空气中的粒子，还有重头戏的光线跟踪，一种新的光线反射和阴影渲染技术，其原理是跟踪光线在场景中放射的路径，模拟光线在真实世界里与物体交互的效果，这技术对硬件性能非常高，但能产生非常逼真的效果，可以直接用来做电影级别的预渲染作品。\n\n\n> **Global Illumination**（全局光照，缩写GI），是3D计算机图形中使用的一组算法通用名称，旨在为3D场景添加更逼真的照明效果。\n\n\n另外一个区别是Shader，HDRP提供一系列高端的shader特效，例如高度、细节和parallax Maps，分别用于纹理的位移、细节和深度模拟，它还支持子面散射，用于模拟光线穿过很薄的物体，比如皮肤和衣物，它提供了高级的shader，像是stacklit，能够让你同时使用多个材质的属性，比如子面散射、彩虹色、各向异性和模糊参数化。\n\n\n对于后处理效果，两者不相伯仲，HDRP独占的最重要效果，包括AO（环境光遮蔽）、自动曝光（模拟人眼适应不同光线条件的能力）、屏幕空间反射（模拟基于屏幕上可见物体的反射）；URP的AO支持已经在做了，但好东西不是都在HDRP，2D光照和阴影就是URP独占的，所以如果你在做2D游戏，就选URP！\n\n\n另外两个管线都支持一个很Cool的特效—相机堆叠，让你能够同时用多个相机渲染。\n\n\n## 3 总结\n\n![](assets/0001 - 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