Unity官方TA手册《Unity关键工具集和工作流程》Part 2

wazfywnbb · 发表于 2023-3-22 14:00

近日，Unity官方发布了一本名为《关键工具集和工作流程》的免费电子书，该手册整合了“所有Unity系统、功能和工作流程的详细摘要”。这份91页的指南汇集了经验丰富的技术美术师的意见，包括《Enemies》、《The Heretic》、《Book of the Dead》以及其他创作者的演示。
本书介绍了渲染管线、世界构建、着色、照明、动画、视觉特效、过场动画。以及还有一些章节讨论了脚本编写、分析和调试项目以及 2D 游戏开发。
而本篇连载将以中文翻译的形式分享给大家，英文阅读能力不错的同学可以直接去官方下载原版文档。（地址在文章末端）
由于个人能力有限，如有纰漏之处欢迎留言指出。

渲染管线
Unity中的图形模块，可以为你提供一个更加精准的控制体系，并在一系列的平台上，制作出优质的视觉效果，比如，从移动到桌面和高端游戏机。渲染管线执行的是一系列的操作，来获取场景的内容，并将其显示在屏幕上。在一个较高的平台上，这些这些操作是culling, rendering, and post-processing。
Unity为不同的目标平台，提供了三种渲染管道：较早的内置渲染管线，以及两个较新的可编写脚本的渲染管线 Scriptable Render Pipelines （SRPs）以及通用渲染管线Universal Render Pipeline (URP)。通用渲染管线Universal Render Pipeline (URP)和高清渲染管线High Definition Render Pipeline（HDRP），它是目前默认的渲染管道。你还可以创建定制的SRPs。渲染管线的选择，取决于你的目标平台，以及你所寻求的视觉保真度和定制化程度。

1渲染管线

渲染管线是用于渲染灯光和阴影的一系列操作。不同的管线具有不同的功能和性能特征。以下是Unity渲染管线常用的的生产管线:

2Forward rendering正向渲染管线

Forward rendering正向渲染是Built-in Render Pipeline 和通用渲染管线URP 中的默认渲染管线。它是一种通用默认的渲染管线，它限制了可能影响对象像素的实时光的数量。
每个影响物体的光照都是有成本开销的。当它们超过一定数量时，灯光将以一种近似的方式影响物体（在URP中，所有光线都是按像素计算的，并且可以更改限制）。如果你的项目没有使用大量的实时灯光(移动或VR项目)，那么这个渲染管线可能是一个很好的选择，因为，它不会为整个场景中的每一盏灯都计算一遍，这对于tile-based GPUs来说是昂贵的
然而，HDRP中的tile/cluster architecture集群架构，仍然允许若干灯光影响正向渲染中的每个对象，并且通常在两个渲染管线之间提供相似的功能。它还提供了比延迟渲染 G-buffer更精确的渲染质量，使其适合于视觉保真度高于性能的HDRP项目。

正向渲染管线

3Deferred Shading rendering延迟着色渲染

Deferred Shading rendering延迟着色渲染需要更高级别的GPU特性支持，通常是台式机、控制台和高端移动设备上的功能(但对某些渲染功能有限制)。如果您的项目需要几个实时灯光和高水平的照明保真度，同时针对高端手机、PC或控制台平台，当使用内置渲染管道或URP时，这种渲染管线可能是正确的选择。

延迟着色渲染

4Universal Render Pipeline通用渲染管线

URP通用渲染管道管线在包括手机、PC、主机、WebGL和VR在内的广泛平台上，提供了最优化的图形性能。这是由于围绕光照和阴影的一些权衡而实现的。应用了某些限制，并禁用了低端设备不支持的功能。这样，开发人员可以不用过多担心如何优化他们的工作，而更多地专注于开发能够接触到更多受众的项目。
另一个好处是URP是可扩展的。高级开发人员可以自定义它，用来控制项目中特定的效果。如前所述，URP将取代内置渲染管道作为Unity的默认渲染管道。

URP在Unity中的演示
默认情况下，灯光在URP流程中是循环渲染，从而可以在单个过程中执行正向渲染。相比之下，内置渲染管道中的正向渲染，是在一定的范围内计算每像素灯光过程。这意味着使用URP会使用较少的draw调用。
URP是Unity中2D游戏开发的最佳解决方案，因为它提供了2D渲染器、2D灯光和照明效果，以及2D像素摄像机，用于在项目中实现像素化的视觉风格。要开始使用URP，请查看文档并访问Unity 2021 LTS或更新版本的Unity Hub。

5High Definition Render Pipeline高清渲染管线

HDRP是一种高保真SRP，用于针对现代平台的计算着色器。它的功能使艺术家和开发人员能够快速实现高清视觉效果。主要应用在AAA质量级别的游戏、汽车演示、建筑应用、虚拟生产、电影或任何其他需要高保真图像的内容中使用HDRP。

I Am Fish，由Bossa工作室有限公司，在Steam和Xbox上创建HDRP
HDRP遵循三个主要原则:基于物理的渲染(PBR)、统一连贯独立的照明和渲染管线。它建立在所有这些新的渲染工作流和着色器的基础上，并对场景中的照明进行了巨大的改进。
该管线使用了一个hybrid Deferred / Forward – Tile / Cluster 渲染器，因此，照明的扩展性比任何其他渲染管道都好。在HDRP中，延迟渲染和向前渲染在HDRP中有相同的功能，只是在效果的质量和准确性上有微小的变化。可以使用自定义过程和自定义后处理效果来自定义HDRP。
HDRP是专门为那些追求3D PC和主机图像，最高质量视觉保真度的小型开发团队而设计的。它不适合移动平台。阅读文档并观看此演示，以深入介绍HDRP。

LEGO Builder’s Journey by Light Brick Studios，是用HDRP和光线跟踪与NVIDIA DLSS的PC和控制台版本开发制作的。
阅读文档并观看此演示，以深入介绍HDRP。

6创建一个自定义渲染管线

为了在你的项目中，对各种渲染单元进行更多的控制，你可以创建一个自定义的SRP或者URP和HDRP的版本。
要创建一个自定义SRP，你需要使用Unity提供的SRP Core API。它包含可重用的代码，以帮助您创建自己的渲染管道，包括使用特定平台的图形api的代码模板，以及应用于常见的渲染计算的实用函数，以及URP和HDRP都使用的着色器库。
一个自定义的SRP需要编写C#脚本来配置和调度渲染命令。ScriptableRenderContext类作为C#脚本和Unity的低级图形代码之间的接口。
SRP通过延迟执行进行操作。首先使用ScriptableRenderContext来构建一个渲染命令列表，然后，在低级图形体系结构向图形API发送指令之前让Unity执行它们。
Unity文档提供了如何创建自定义渲染的说明，包括自定义版本的URP和HDRP(见下一节)。SRP源代码也可以在GitHub上找到。

6URP中的自定义渲染过程

在URP中，您可以使用层遮罩来来自定义那些特定的渲染对象。在Unity 2021 LTS和更新版本中，URP的渲染对象为你提供了，基于图层的自定义渲染通道，可以过滤特殊游戏资产对象来进行单独计算。这让美术人员能够创造高级的视觉效果或游戏机制，如渲染隐藏在墙后的角色轮廓，而无需编写代码。

在上面的例子中，不同的材质，被应用到不透明图层蒙版下的物体对象。
在HDRP中，自定义通行证是以一种稍微不同的方式进行的。你可以在文档和示例项目中找到更多关于它们的信息。

7Dynamic resolution and upscaling methods动态分辨率和缩放方法

游戏项目中常用的性能优化方案是使用动态分辨率，这在Unity中可以作为内置渲染管道、URP和HDRP的摄像机设置。当应用程序的帧速率受到GPU的限制而下降时，分辨率会将逐渐降低以保持恒定的帧速率。您也可以通过脚本手动触发它。
利用HDRP更先进的解决方案，比如支持NVIDIA GPU的NVIDIA深度学习超级采样(DLSS)， AMD FidelityFX™超级分辨率(FSR)和Temporal Anti-Aliasing(TAA)。当然，URP也支持AMD FSR。
在Windows平台使用NVIDIA RTX GPU的DLSS
在Unity 2021 LTS和更新版本中的HDRP原生态支持NVIDIA DLSS。它使用了先进的人工智能渲染，来产生与原生分辨率相似的图像质量，而计算量，只是低精度像素的渲染量。通过实时光线追踪和NVIDIA DLSS，您可以在NVIDIA RTX GPU上以更高的帧率和分辨率创建美丽的世界。DLSS还为传统的栅格化图形提供了显著的性能提升。更多信息请访问NVIDIA的Unity开发者页面和博客，以及我们的文档。

阅读这篇博客，了解更多关于DLSS技术的内部工作原理，24 Entertainment公司的《Naraka: Bladepoint永劫无间》4K下运行效果
AMD FidelityFX超级分辨率(跨平台)
在Unity 2021 LTS中可以调用AMD FidelityFX Super Resolution（FSR）。同时，在HDRP和URP中，同样的也提供了原生态的支持。要使用FSR，请在HDRP资产和摄像机中启用动态分辨率，然后在调整过滤器选项中选择FidelityFX Super Resolution 1.0。
FSR是一个开源的、高质量的解决方案，可以从低分辨率的图像中产生高分辨率的画面。并在当前画质下提供更高的的游戏帧速率速率。它使用了一系列的算法，特别强调创建高质量的边缘。这大大提高了性能，特别是与原始分辨率进行相对比。换句话说，FSR 能够为昂贵的渲染操作提供 &#34;实用的性能&#34;，比如硬件光线追踪。

AMD的FidelityFX超级分辨率(FSR)技术是如何在Unity演示飞船中使用的，可在Steam上获得。
官方文档地址
https://resources.unity.com/games/unity-for-technical-artists-key-toolsets-and-workflows

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