Unity3D的三种渲染管线（Rendering Pipeline）

z1657989478 · 发表于 2023-4-1 08:59

在Unity中，目前有三种主要的渲染管线：传统渲染管线（也称为Built-in Render Pipeline，BIRP）、轻量级渲染管线（也称为Universal Render Pipeline，URP）和高清晰度渲染管线（也称为High Definition Render Pipeline，HDRP）。
1.传统渲染管线

传统渲染管线是Unity最早的渲染管线，使用固定的渲染流程，适用于开发简单的2D和3D游戏。但是由于其固定的流程和较为简单的渲染技术，不太适用于对画面质量和效果有较高要求的项目。
2.轻量级渲染管线

轻量级渲染管线是Unity 2018版本中引入的一种渲染管线，旨在提供更好的性能和更好的移动设备支持，支持的平台包括PC、移动设备和WebGL等。与传统渲染管线相比，轻量级渲染管线采用可编程的着色器和基于脚本的配置方式，可以提供更好的渲染效果和灵活性。同时，轻量级渲染管线也内置了Shader Graph工具，可以帮助开发者使用可视化方式快速创建自定义着色器。
3.高清晰度渲染管线

高清晰度渲染管线是Unity中最新的渲染管线，旨在提供更高质量的视觉效果和更多的高级特性。与轻量级渲染管线相比，高清晰度渲染管线具有更高的渲染质量和更多的高级特性，如实时光线追踪、高品质的抗锯齿、物理材质、自然渲染、体积效果等。同时，高清晰度渲染管线也支持自定义后处理管线和精细的贴图管道，可以帮助开发者创建更加真实的场景和效果。
总之，Unity提供了多种不同的渲染管线以满足不同项目的需求，开发者可以根据项目的特点和需求选择适合的渲染管线。
<hr/>传统渲染管线（也称为Built-in Render Pipeline，BIRP）是Unity最早的渲染管线，使用固定的渲染流程。该渲染管线的渲染流程包括以下几个阶段：
1.几何阶段（Geometry Stage）

在几何阶段，Unity将场景中的几何体（如物体、地形等）转换为OpenGL或Direct3D可识别的顶点和三角形，同时为每个顶点计算顶点属性（如颜色、法线、纹理坐标等）。这一阶段的输出是一个网格模型，即由大量三角形组成的模型。
2.光栅化阶段（Rasterization Stage）

在光栅化阶段，Unity将几何阶段输出的三角形进行光栅化（Rasterization）处理，将它们转换为屏幕上的像素，同时为每个像素计算相应的颜色值。这一阶段的输出是一个包含像素颜色信息的帧缓冲（Frame Buffer）。
3.后处理阶段（Post-processing Stage）

在后处理阶段，Unity对帧缓冲中的像素进行一系列的后处理操作，如颜色调整、亮度、对比度、模糊等。这些操作的目的是优化场景的视觉效果，使其更加真实、美观。这一阶段的输出是最终渲染结果。
在传统渲染管线中，每个阶段的渲染流程都是固定的，无法进行自定义或者扩展。同时，传统渲染管线缺乏一些高级的渲染技术和特性，例如实时光线追踪、体积光等，难以满足高质量游戏开发的需求。因此，Unity在后续版本中推出了轻量级渲染管线（Universal Render Pipeline，URP）和高清晰度渲染管线（High Definition Render Pipeline，HDRP）以满足不同项目的需求。
<hr/>轻量级渲染管线（也称为Universal Render Pipeline，URP）是Unity引擎中的轻量级渲染管线（Universal Rendering Pipeline），旨在提供更高效的性能和更广泛的设备兼容性。下面是URP的一些详细介绍：
1.渲染流程

URP的渲染流程相对简单，主要分为三个阶段：几何阶段、光照阶段和后处理阶段。在几何阶段，将场景中的几何体渲染成像素；在光照阶段，计算光照和阴影；在后处理阶段，对渲染结果进行一些特效处理。
2.SRP Batcher

URP引入了SRP Batcher机制，通过动态合并多个物体的渲染状态，从而将多个小批次渲染合并成更少的大批次渲染，减少CPU和GPU的开销。这种机制使得URP可以更高效地渲染大量物体。
3.精简材质

URP对材质进行了优化，将材质中的一些不必要的计算去除，使其更加轻量化。这样做不仅可以减少GPU的负担，还可以提高渲染性能。
4.Shader Graph

URP内置了Shader Graph工具，它可以帮助开发者使用可视化方式快速创建自定义着色器，无需编写复杂的着色器代码。这个工具使得开发者可以更加方便地创建自己的材质和特效。
5.可配置性

URP提供了多种配置选项，可以根据项目需求进行调整，从而平衡渲染效果和性能。例如可以配置阴影的分辨率、质量和投射距离等参数，以适应不同的场景。
6.多平台支持

URP适用于移动设备、虚拟现实和增强现实应用，以及对性能要求较高的项目。它可以支持各种主流平台，包括Windows、macOS、Linux、iOS、Android等。
总之，URP是一种轻量级的渲染管线，具有高效、灵活和可定制的特点，适合于对性能要求较高的项目，如移动游戏、虚拟现实和增强现实应用等。
<hr/>高清晰度渲染管线（也称为High Definition Render Pipeline，HDRP）是Unity引擎中的高清晰度渲染管线（High Definition Rendering Pipeline），旨在提供更高质量的视觉效果和更多的高级特性。下面是HDRP的一些详细介绍：
1.渲染流程

HDRP的渲染流程比URP更加复杂，主要分为前向渲染和延迟渲染两种模式。前向渲染主要用于小规模的场景，延迟渲染则适用于大规模的场景。不同的模式有不同的优缺点，在项目中需要根据实际情况进行选择。
2.高级特性

HDRP提供了一些高级特性，如实时光线追踪、高品质的抗锯齿、物理材质、自然渲染、体积效果等，可以帮助开发者创建更加真实的场景和效果。其中实时光线追踪是最为引人注目的特性之一，可以在实时渲染的情况下获得非常逼真的光线效果。
3.Shader Graph

HDRP也内置了Shader Graph工具，和URP一样可以帮助开发者使用可视化方式快速创建自定义着色器。同时，HDRP还提供了更多的节点和特性，以满足更高级的渲染需求。
4.自定义后处理

HDRP允许开发者自定义后处理管线，以实现更高级的后处理效果。开发者可以使用C#编写自己的后处理特效脚本，以实现更加丰富的效果。
5.精细的贴图管道

HDRP提供了一套精细的贴图管道，包括Albedo、Normal、Metallic、Smoothness、Ambient Occlusion、Height等贴图类型。这些贴图可以用于创建高质量的材质，提高场景的真实感。
6.多平台支持

HDRP同样可以支持各种主流平台，包括Windows、macOS、Linux、iOS、Android等。不过，由于其高级特性较多，对硬件的要求也相对较高。
总之，HDRP是一种适用于对视觉效果有较高要求的项目的渲染管线，具有高级特性、精细的贴图管道和自定义后处理等特点。它可以帮助开发者创建更加真实的场景和效果，但也需要较高的硬件性能来支持其高级特性。

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