【從UnityURP開始探索遊戲渲染】專欄-直達

RenderObjects的定義與作用

RenderObjects是URP提供的RendererFeature之一，允許開發者在不編寫代碼的情況下對渲染管線進行定製。它通過配置參數實現選擇性渲染特定層級的物體、控制渲染順序、重載材質或渲染狀態等功能57。其核心用途包括：

• ‌層級過濾‌：僅渲染指定LayerMask的物體
• ‌渲染時機控制‌：通過Event參數插入到渲染管線的不同階段（如AfterRenderingOpaques）
• ‌材質替換‌：使用Override Material覆蓋原有材質
• ‌多Pass渲染‌：配合Shader的LightMode標籤實現描邊等效果

發展歷史

• 初始版本（2020年前）作為LWRP實驗性功能引入
• 2020年URP 7.x版本正式集成，提供基礎層過濾和材質替換
• 2021年後增強深度/模板控制，支持透明物體處理
• 2022年優化API結構，明確ScriptableRendererFeature與RenderPass的分離

原理

底層原理

• ‌架構層級‌

  RenderObjects通過繼承ScriptableRendererFeature和ScriptableRenderPass實現管線擴展，核心邏輯在Execute()方法中通過CommandBuffer提交繪製指令。其本質是通過URP的ScriptableRenderContext調度GPU渲染命令，與內置管線不同之處在於採用可編程的輕量級渲染管線架構。

• ‌渲染流程控制‌

  通過RenderPassEvent枚舉插入到URP的固定管線階段（如AfterRenderingOpaques），底層會觸發以下操作：

  • 調用ConfigureTarget()設置渲染目標
  • 使用FilteringSettings過濾指定Layer的物體
  • 通過DrawingSettings配置Shader Pass和排序規則

• ‌材質替換機制‌

  當啓用Override Material時，URP會臨時替換原始材質的Shader，但保留物體的頂點數據。該過程通過MaterialPropertyBlock實現動態參數傳遞，避免材質實例化開銷。

實現示例

• OutlineFeature.cs

  using UnityEngine;
  using UnityEngine.Rendering;
  using UnityEngine.Rendering.Universal;
  
  public class OutlineFeature : ScriptableRendererFeature {
      class OutlinePass : ScriptableRenderPass {
          private Material _outlineMat;
          private LayerMask _layerMask;
          private FilteringSettings _filteringSettings;
  
          public OutlinePass(Material mat, LayerMask mask) {
              _outlineMat = mat;
              _layerMask = mask;
              _filteringSettings = new FilteringSettings(RenderQueueRange.opaque, _layerMask);
              renderPassEvent = RenderPassEvent.AfterRenderingOpaques;
          }
  
          public override void Execute(ScriptableRenderContext context, ref RenderingData data) {
              var drawingSettings = CreateDrawingSettings(
                  new ShaderTagId("UniversalForward"), 
                  ref data, 
                  SortingCriteria.CommonOpaque
              );
              drawingSettings.overrideMaterial = _outlineMat;
              context.DrawRenderers(data.cullResults, ref drawingSettings, ref _filteringSettings);
          }
      }
  
      [SerializeField] private Material _outlineMaterial;
      [SerializeField] private LayerMask _outlineLayers = 1;
      private OutlinePass _pass;
  
      public override void Create() => _pass = new OutlinePass(_outlineMaterial, _outlineLayers);
      public override void AddRenderPasses(ScriptableRenderer renderer, ref RenderingData data) 
          => renderer.EnqueuePass(_pass);
  }

• Outline.shader

  Shader "Custom/Outline" {
      Properties {
          _OutlineColor("Color", Color) = (1,0,0,1)
          _OutlineWidth("Width", Range(0,0.1)) = 0.03
      }
      SubShader {
          Tags { "RenderType"="Opaque" "Queue"="Geometry+100" }
          Pass {
              Cull Front
              ZWrite Off
              CGPROGRAM
              #pragma vertex vert
              #pragma fragment frag
              #include "UnityCG.cginc"
  
              float _OutlineWidth;
              fixed4 _OutlineColor;
  
              struct appdata {
                  float4 vertex : POSITION;
                  float3 normal : NORMAL;
              };
  
              v2f vert(appdata v) {
                  v2f o;
                  v.vertex.xyz += v.normal * _OutlineWidth;
                  o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                  return o;
              }
  
              fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {
                  return _OutlineColor;
              }
              ENDCG
          }
      }
  }

關鍵流程解析

• ‌渲染指令提交‌

  DrawRenderers方法內部會構建BatchRendererGroup，將CPU側的渲染數據批量提交至GPU，相比直接使用CommandBuffer更高效。

• ‌深度測試控制‌

  示例中ZWrite Off禁用深度寫入，使描邊始終顯示在原始物體表面，該技術也常用於解決透明物體渲染順序問題。

• ‌多Pass協作‌

  URP會先執行默認的Forward渲染Pass，再執行RenderObjects插入的Pass，通過RenderPassEvent控制執行順序

完整實現流程示例

• OutlineFeature.cs

  using UnityEngine;
  using UnityEngine.Rendering;
  using UnityEngine.Rendering.Universal;
  
  public class OutlineFeature : ScriptableRendererFeature {
      class OutlinePass : ScriptableRenderPass {
          private Material outlineMat;
          private LayerMask layerMask;
          private RenderTargetIdentifier source;
  
          public OutlinePass(Material mat, LayerMask mask) {
              outlineMat = mat;
              layerMask = mask;
              renderPassEvent = RenderPassEvent.AfterRenderingOpaques;
          }
  
          public override void Execute(ScriptableRenderContext context, ref RenderingData data) {
              CommandBuffer cmd = CommandBufferPool.Get("OutlinePass");
              var drawSettings = CreateDrawingSettings(
                  new ShaderTagId("UniversalForward"), 
                  ref data, SortingCriteria.CommonOpaque);
              var filterSettings = new FilteringSettings(RenderQueueRange.opaque, layerMask);
              context.DrawRenderers(data.cullResults, ref drawSettings, ref filterSettings);
              CommandBufferPool.Release(cmd);
          }
      }
  
      [SerializeField] private Material outlineMaterial;
      [SerializeField] private LayerMask outlineLayers;
      private OutlinePass pass;
  
      public override void Create() {
          pass = new OutlinePass(outlineMaterial, outlineLayers);
      }
  
      public override void AddRenderPasses(ScriptableRenderer renderer, ref RenderingData data) {
          renderer.EnqueuePass(pass);
      }
  }

• Outline.shader

  Shader "Custom/Outline" {
      Properties {
          _OutlineColor("Color", Color) = (1,1,1,1)
          _OutlineWidth("Width", Range(0,0.1)) = 0.05
      }
      SubShader {
          Tags { "RenderType"="Opaque" "LightMode"="UniversalForward" }
          Pass {
              CGPROGRAM
              // Vertex expansion logic...
              ENDCG
          }
      }
  }

參數詳解與用例

配置步驟

• 創建URP Asset並啓用Renderer Features
• 添加RenderObjects Feature到Forward Renderer
• 配置Event為AfterRenderingOpaques（不透明物體）或AfterRenderingTransparents（透明物體）
• 指定目標Layer和替換材質
• 調整Depth/Stencil參數解決遮擋問題

典型應用包括：角色描邊、場景分塊渲染、特殊效果疊加（如受傷高亮）等。通過組合不同Event和LayerMask可實現複雜的渲染管線控制

【從UnityURP開始探索遊戲渲染】專欄-直達
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