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URP源码学习（三）渲染管线的默认实现，forward

news 来源：原创 2024/5/4 19:54:14

URP源码学习（三）渲染管线的默认实现，forward

https://zhuanlan.zhihu.com/p/157473939

整体理解

这部分算是URP的核心了，可编程管线，说的就是这个，有能力的项目，可以根据需要，做出更适合项目的管线。

unity提供了两个默认实现，一个是forward，一个2D，2D有时间再细看（原谅我的懒），forward这部分还是有些东西可看的，因为默认管线，这部分是完全看不到的，只能通过framedebugger看个流程，现在有机会看看内部实现，对理解管线也是很有好处的。

核心部分，pass

ForwardRenderer可以简单理解成驱动各个pass执行的一个管理者，pass则实现了具体的渲染逻辑。

pass的功能，分为两部分，配置rt和执行最终渲染。

pass-事件

基类文件中定义了一系列的渲染事件，RenderPassEvent。每个pass，在初始化的时候，都定义了一个event，这个event用于pass的排序。id之间间隔50，可加offet以添加额外的event。

pass-配置rt

pass在渲染前需要先配置渲染目标，renderer基类调用pass的Configure抽象函数。

renderPass.Configure(cmd, cameraData.cameraTargetDescriptor);

每个pass实现具体逻辑，pass子类调用基类的ConfigureTarget方法，配置渲染目标和clear方法，子类没实现则渲染到相机的目标。

渲染目标分两个，color和depth，depth只有一个，color是个数组，默认第一个是相机目标，最大值在SystemInfo.supportedRenderTargetCount定义。

注意这个步骤只是设置了pass内部的数据，并没有真的通知到管线。

RenderTargetIdentifier[] m_ColorAttachments = new RenderTargetIdentifier[]{BuiltinRenderTextureType.CameraTarget}; 
RenderTargetIdentifier m_DepthAttachment = BuiltinRenderTextureType.CameraTarget;

真正设置渲染目标，是通过CommandBuffer的SetRenderTarget方法，URP在CoreUtils类封装了一个静态函数SetRenderTarget。ScriptableRenderer类在ExecuteRenderPass方法中，先调用pass的Config函数，然后取pass的color和depth数据，设置为真正的渲染目标。

梳理一下这个流程

forward逻辑

forward-初始化

做了以下几件事

创建几个特殊材质，用的是配置里的shader，这几个材质会传给对应的pass。

Material blitMaterial = CoreUtils.CreateEngineMaterial(data.shaders.blitPS); 
Material copyDepthMaterial = CoreUtils.CreateEngineMaterial(data.shaders.copyDepthPS); 
Material samplingMaterial = CoreUtils.CreateEngineMaterial(data.shaders.samplingPS);
Material screenspaceShadowsMaterial = CoreUtils.CreateEngineMaterial(data.shaders.screenSpaceShadowPS);

设置模板测试StencilState结构体。
创建用到的每个pass，指定渲染RenderPassEvent。
设置各个rt
创建ForwardLights实例，用于光源的相关计算。
创建RenderingFeatures，这个类里只有cameraStacking一个bool值，像是个没开发完的功能。

forward-Setup

简单说这个函数的作用就是把一个个pass加到个list里，供后边执行每个pass。

对于只渲染深度的相机，只需要添加3个pass，opaque、skybox、transparent。

一些重要的判断

后处理是否开启，URP把后处理分成了两步，一个是实现常规特效的后处理，一个是抗锯齿这种，具体逻辑在PostProcessPass内部区分。
是否需要深度图。首先判断相机配置，然后区分scene和game相机，scene相机之外，检测一下是否可以从opaque pass拷贝过来，以提升性能。具体判断在CanCopyDepth函数。

对一些特殊pass的说明，按代码顺序，没有特殊操作的略过

DepthOnlyPass
- 开启条件：scene相机一定开启。game相机首先读取管线配置，同时CanCopyDepth为false，也就是说要注意本来不想开depth，但是开了抗锯齿等后处理效果，depth也会开启。
- 用法：shader要有DepthOnly pass，渲染所有的DepthOnly Pass到指定texture，shader中通过_CameraDepthTexture获取。
CopyColorPass
- 复制指定颜色buffer到目标颜色buffer，可以复制不透明物的渲染结果，用于扭曲特效。
- 降采样可作为优化。
- shader中通过_CameraOpaqueTexture获取。
CopyDepth和DepthOnly是互斥的，只需要用到一个，shader都是从_CameraDepthTexture获取。

其他pass还有很多，以后看shader的时候再一起细看。

ScriptableRenderer-Execute

unity把这部分放到了渲染管线的基类实现，也就是这部分被定义为通用的框架层，不建议项目扩展。

执行流程

获取相机数据，关闭shader关键字，执行一次clear操作

SetCameraRenderState(cmd, ref cameraData); context.ExecuteCommandBuffer(cmd); cmd.Clear();

对pass排序，按之前定义的RenderPassEvent。
设置shader定义的时间变量，SetShaderTimeValues函数实现。
将pass按event顺序，分成四块
- BeforeRendering：用于处理阴影等，不是实际的渲染，只作为功能使用
- MainRenderingOpaque：渲染不透明物体
- MainRenderingTransparent：透明物体
- AfterRendering：在后处理之后，在unity的demo中没看到具体渲染了啥，可能是扩展用的吧。
执行SetupLights，设置光照需要的一系列参数，细节在光照部分细说。
然后先执行BeforeRendering
接着是一个循环，用于处理VR，由于手游中只需要渲染一次，VR部分先不管，只按一个去看。
- 首先设置好相机属性，执行一次commandbuffer的clear指令。
- 然后是不透明物体渲染，depth也在这执行。
- 渲染透明物体，要注意的是透明和不透明物体的渲染，都是DrawObjectsPass实现的，参数不同，设置了RenderQueueRange和layer。
- 渲染AfterRendering

forward大致流程大概就这些，写了好久，大量的细节都没细写，准备放到具体的pass里，结合shader和逻辑细看。

发布于 2020-07-07