基于RendererFeature的后处理(一)

基于RendererFeature的后处理(一)

00 前言

按照傻瓜教程的方式记录URP中基于RendererFeature的后处理的制作方式. 期望整理完之后能得到一个较为规范的后处理制作方式.

01 获得材质球

无论是如何制作的后处理, 本质上还是要基于一个材质球对指定的图像进行处理, 分为以下两种情况:

• 当你需要一个RendererFeature中用到多个材质球的时候(比如, 你要制作自己的后处理rendererFeature), 可以参照Unity后处理材质管理方式
• 只是一个单独的效果, 仅需要用到一个材质球时(建议优先度由高到低, 实现速度由低到高, 实现功能时选择速度高的, 重构时选择优先度高的)
  • 参照Unity自身的Package内RendererFeature材质管理方式
  • 直接创建材质球并拖动到脚本中
  • 通过Shader.Find()方法动态创建

01.0 Unity后处理材质管理方式

• 声明一个MaterialLibrary类, 用来保存所有要用到的材质球
  • 实现一个private Material Load(Shader shader)方法来创建材质球
  • 实现一个internal void Cleanup()方法来销毁材质球
  • 创建
    • MaterialLibrary的构造函数中基于PostProcessData.shader来创建每一个用到的材质球
    • 在PostProcessPass的构造函数中来创建MaterialLibrary, 即完成了材质的创建
  • 销毁
    • 在PostProcessPass的Cleanup()方法中调用MaterialLibrary.Cleanup()来进行销毁
    • 而PostProcessPass的Cleanup()方法会在internal struct PostProcessPasses : IDisposable中的public void Dispose()方法中被调用
    • UniversalRender类的protected override void Dispose(bool disposing)中会调用internal struct PostProcessPasses的Dispose()方法
    • 而最终在UniversalRender的基类public abstract partial class ScriptableRenderer : IDisposable的public void Dispose()方法中被调用

Unity自身的后处理是先通过一个ShaderResources类来储存所用到的所有Shader的引用. 其中关键的代码如下:

/// <summary>
/// Class containing shader resources used for Post Processing in URP.
/// </summary>
[Serializable, ReloadGroup]
public sealed class ShaderResources
{
    /// <summary>
    /// The StopNan Post Processing shader.
    /// </summary>
    [Reload("Shaders/PostProcessing/StopNaN.shader")]
    public Shader stopNanPS;

    /// <summary>
    /// The <c>SubpixelMorphologicalAntiAliasing</c> SMAA Post Processing shader.
    /// </summary>
    [Reload("Shaders/PostProcessing/SubpixelMorphologicalAntialiasing.shader")]
    public Shader subpixelMorphologicalAntialiasingPS;
    ......
    /// <summary>
    /// The Final Post Processing shader.
    /// </summary>
    [Reload("Shaders/PostProcessing/FinalPost.shader")]
    public Shader finalPostPassPS;
}

这里public ReloadAttribute(string path, Package package = Package.Root)这个属性方法, 是Unity内部实现的基于package目录的读取资源的方法, 在我看来, 就是通过代码的形式, 把手动拖放shader到脚本上的形式改成了按照路径指定. 要注意的是, 如果修改了shader的路径, 则需要重新修改这个类中的路径.

有了着色器, 那么如何得到材质球, Unity的后处理用的是一个Load方法, 如下

Material Load(Shader shader)
{
    if (shader == null)
    {
        Debug.LogErrorFormat($"Missing shader. {GetType().DeclaringType.Name} render pass will not execute. Check for missing reference in the renderer resources.");
        return null;
    }
    else if (!shader.isSupported)
    {
        return null;
    }

    return CoreUtils.CreateEngineMaterial(shader);
}

Unity是在后处理pass的构造函数中对其进行初始化, 并在其public void Dispose()方法中进行销毁.

01.1 Unity自身的RendererFeature材质管理方式

该方案适合基于Package内的rendererFeature

• 在RendererPass中声明material和创建一个Setup(ref MieSetting featureSetting, ref ScriptableRenderer renderer, ref Material material)的bool方法备用
• 在RendererFeature中声明shader和material
  • shader使用public ReloadAttribute(string path, Package package = Package.Root)属性方法获取
  • 记得在RendererFeature的Creat()方法中, 使用TryReloadAllNullIn(object container, string basePath), 这样才可以真正的对shader赋值
    • 其中basePath是你所制作的package的根目录
  • 创建一个GetMaterials()的bool方法备用, 在RendererFeature的AddRenderPasses方法中调用以真正的创建材质球
  • 在RendererFeature的AddRenderPasses方法中调用rendererPass的Setup(ref MieSetting featureSetting, ref ScriptableRenderer renderer, ref Material material)方法, 将设置,renderer以及材质传递过去.
  • 材质通过在RendererFeature中的Dispose(bool disposing)方法加入CoreUtils.Destroy(_material);进行销毁

public class MieFeature : ScriptableRendererFeature
{
    //Setting类用来保存和传递除了材质球和临时纹理之外的所有参数, 包括renderPassEvent
    [SerializeField]
    private MieSetting _mieSetting = new MieSetting();
    
    [SerializeField]
    //[HideInInspector]//这个标签在Debug阶段注释掉, 以确定是否找到shader
    [Reload("Shaders/PostProcess/MieScattering.shader")]
    private Shader _shader;

    private Material _material;

    public override void Create()
    {
    #if UNITY_EDITOR
        ResourceReloader.TryReloadAllNullIn(this, "Packages/com.render.environment");
    #endif
        _miePass ??= new MiePass(_mieSetting);
    }

    private bool GetMaterials()
    {
        //避免重复创建
        if (_material == null && _shader != null && _shader.isSupported)
            _material = CoreUtils.CreateEngineMaterial(_shader);
        return _material != null;
    }

    public override void AddRenderPasses(ScriptableRenderer renderer, ref RenderingData renderingData)
    {
        if (!GetMaterials())
        {
    #if UNITY_EDITOR
            Debug.LogErrorFormat("{0}.AddRenderPasses(): Missing material. {1} render pass will not be added.", GetType().Name, name);
    #endif
            return;
        }
        bool shouldAdd = _miePass.Setup(ref _mieSetting, ref renderer, ref _material);
        if (shouldAdd)
        {
            renderer.EnqueuePass(_miePass);
        }
    }
    
    protected override void Dispose(bool disposing)
    {
        base.Dispose(disposing);
        _miePass?.Dispose();
        _miePass = null;
        CoreUtils.Destroy(_material);
    }
}

public class MiePass : ScriptableRenderPass
{
    private Material _material;
    
    public bool Setup(ref MieSetting featureSetting, ref ScriptableRenderer renderer, ref Material material)
    {
        this._setting = featureSetting;
        this.renderPassEvent = featureSetting.renderPassEvent;
        this._material = material;
        return _material != null;
    }
}

01.2 直接创建材质球并拖动到脚本中

这个最为方便, 直接在rendererFeature中声明一个可序列化的材质球, 新创建材质球, 之后选择脚本, 将材质球拖动到脚本上成为默认值即可, Unity提供的全屏rendererFeature示例即采用的此方法, 也是Unity通常建议用户采用的方法. 由于没有临时材质球, 所以该方法不需要对材质球进行销毁.

01.3 通过Shader.Find()方法动态创建

即在Creat方法中创建临时的材质球, 并通过Shader.Find指定着色器. 由于是临时材质球, 所以在rendererFeature的Dispose()方法中要对材质进行销毁.

_material = new Material(Shader.Find("Render/URP/Environment/MieScattering"));

02 Unity的SSAO分析

通过全局名称设置, 将渲染结果输出.

cmd.SetGlobalTexture(k_SSAOTextureName, m_SSAOTextures[k_FinalTexID]);

03 后处理导致反射探针烘焙变黑色

//后处理着色器中需要包含以下设置
ZTest Always ZWrite Off Cull Off

参考网页

URP Blit 入门 - 知乎 (zhihu.com)