Unity的延迟渲染（一）

Posted 2023-05-07

参考技术A 本文不是延迟渲染原理的陈述，阅读本文之前，建议先了解了延迟渲染的底层实现原理：替换帧缓冲，绑定缓冲附件之类。

哪怕你对OpenGL的延迟渲染已经很了解了，你对Unity中如何使用延迟渲染可能也是一脸懵逼，下面直接正文

Unity中使用延迟渲染需要了解一些Unity ShaderLab的内置变量。这里只说延迟渲染相关的比较重要的几个：

在Unity中

的Pass，在Unity的RenderPath设定为Deferred时，或者在摄像机的RenderPath设定为Deferred时，Unity会自动将该Pass渲染输出到缓冲附件中。而输出语义设定为SV_TARGET0, SV_TARGET1, SV_TARGET2...（或者COLOR0, COLOR1, COLOR2）

因为不同的输出信息实际上需要不同的精度，而Unity这几个输出语义似乎并没有给出具体的精度信息（我确实没找到，如果有请指出），但是Unity有给出几个建议的用法，陈列如下：

例如：

至此，缓冲附件渲染完毕，接下来就是缓冲附件的应用，计算光照

Unity的延迟渲染通道的末尾就进入正向渲染通道，在正向渲染通道中使用缓冲附件来计算光照，在CGPROGRAM中声明：

_CameraGBufferTexture0对应SV_TARGET0

_CameraGBufferTexture1对应SV_TARGET1

以此类推...

而后就像采样普通纹理一样采样这几个纹理缓冲，得到像素信息，进行光照计算即可。

如有错误请指正，谢谢。

Unity CommandBuffer渲染MTR到自定义的RenderTexture

目标：

延迟渲染技术下，有时我们要先把模型的Diffuse、Normal、Depth、Roughness等数据先渲到自定义的RenderTexture中（CPU中，以几张贴图的形式保存到Disk），然后进行后面的延迟光照等计算。

思路：

• 方法一
  可以用Camera直接渲，只要将自定义的RT设置为相机的target即可（MRT要使用Camera的SetTargetBuffers (RenderBuffer[] colorBuffer, RenderBuffer depthBuffer)方法设置渲染目标）；
• 方法二
  即使用CommandBuffer自定义渲染指令来渲，这样可以针对某个模型来渲贴图，获取模型的Render对象，调用CommandBuffer的DrawRenderer（render，material）方法并在合适的时机执行CommandBufferGPU指令。

CommandBuffer方法实现

先自定义几张RT并初始化用来缓冲渲染结果，自定义一个新的CommandBuffer设置渲染目标和绘制指令，然后在合适的时机执行CommandBuffer即可：

    public Transform targetObj; // 要渲染的模型

    RenderTexture[] rtGBuffers = new RenderTexture[3]; // 自定义RT
    RenderTexture depthBuffer = null; // 深度RT
    public Material GBufferMaterial; // 渲染MRT的材质，自定义shader
    Renderer targetRender; // 模型的Render对象

    void Start()
    	
        targetRender = targetObj.GetComponent<MeshRenderer>();
        CommandBuffer cmd = new CommandBuffer();
        cmd.name = "TestGBufferCMD";
        RenderTargetIdentifier[] rtGBuffersID = new RenderTargetIdentifier[rtGBuffers.Length];
        for (int i = 0; i < rtGBuffers.Length; ++i)
        
            rtGBuffers[i] = RenderTexture.GetTemporary(Screen.width, Screen.height, 0);
            rtGBuffersID[i] = rtGBuffers[i];
        
        depthBuffer = RenderTexture.GetTemporary(Screen.width, Screen.height, 0);

        cmd.SetRenderTarget(rtGBuffersID, depthBuffer); // 设置渲染目标
        cmd.ClearRenderTarget(true, true, Color.clear, 1);
        cmd.DrawRenderer(targetRender, GBufferMaterial); // 绘制指令
        
        // 这里可以在相机的渲染事件中自动执行CommandBuffer
        Camera.main.AddCommandBuffer(CameraEvent.BeforeForwardOpaque,cmd);
        

另外也可以在合适的位置手动执行CommandBuffer：
Graphics.ExecuteCommandBuffer(cmd);

自定义的MRT shader示例：

Shader "Unlit/GBuffer"

	Properties
	
		_MainTex ("MainTex", 2D) = "white" 
	
	SubShader
	
		Tags  "RenderType"="Opaque" 
		LOD 100
        Cull Back

		Pass
		
			CGPROGRAM
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag
			
			#include "UnityCG.cginc"

			struct appdata
			
				float4 vertex : POSITION;
                float3 normal : NORMAL;
				float2 uv : TEXCOORD0;
			;

			struct v2f
			
				float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 normal : TEXCOORD1;
				float4 vertex : SV_POSITION;
			;

			sampler2D _MainTex;
			float4 _MainTex_ST;
			
			v2f vert (appdata v)
			
				v2f o;
				o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
				o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
                o.normal = float4(v.normal,0);
				return o;
			
			
			void frag (v2f i,
            out half4 GRT0:SV_Target0,
            out half4 GRT1:SV_Target1,
            out half4 GRT2:SV_Target2,
            out float GRTDepth:SV_Depth
            )
			                
				// sample the texture
				float4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
                GRT0 = col;
                GRT1 = i.normal;
                GRT2 = float4(0,0,1,0);
                GRTDepth = 0.5;
			
			ENDCG
		
	

查看结果

运行Unity，打开Frame Debuger截一帧，找到我们的CommandBuffer那条指令，然后可以看到有我们的三个RT，选择不同RT查看贴图结果。自定义RT已在内存中，可以保存图片到本地供后续使用。