内置管线Shader升级到URP详细手册
总体结构
- 1、在SubShader的Tags中添加”RenderPipeline” = “UniversalPipeline”
- 2、所有URP着色器都是HLSL编写的，使用宏HLSL包含的shader代码
- 3、使用HLSLINCLUDE替代CGINCLUDE
内置管线 URP CGPROGRAM HLSLPROGRAM HLSL程序 ENDCG ENDHLSL ENDHLSL CGINCLUDE HLSLINCLUDE HLSLINCLUDE Include文件 内容 内置管线 URP
Core Unity.cginc Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl
Light AutoLight.cginc Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl
Shadow AutoLight.cginc Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Shadows.hlsl
表面着色器 Lighting.cginc URP内没有，可以参考项目：在此处 其他有用的包括：
Packages/com.unity.render-pipelines.core/ShaderLibrary/SpaceTransforms.hlsl
Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/ShaderVariablesFunctions.hlsl
Packages/com.unity.render-pipelines.core/ShaderLibrary/Common.hlsl
Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Input.hlsl
Packages/com.unity.render-pipelines.core/ShaderLibrary/Color.hlsl
Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/DeclareDepthTexture.hlsl
Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/DeclareOpaqueTextue.hlsl
灯光模式LightMode 内置管线 URP ForwardBase UniversalForward ForwardAdd 移除 Deferred以及相关 尚未支持 Vertex及相关 移除 ShadowCaster ShadowCaster MotionVectors 尚未支持 支持的其他照明模式包括：
DepthOnly
Meta (for lightmap baking)
Universal2D
变体Variants URP支持某些变体，因此，根据你使用的功能，可能需要使用#pragma multi_compile添加一些关键字：
_MAIN_LIGHT_SHADOWS
_MAIN_LIGHT_SHADOWS_CASCADE
_ADDITIONAL_LIGHTS_VERTEX
_ADDITIONAL_LIGHTS
_ADDITIONAL_LIGHT_SHADOWS
_SHADOWS_SOFT
_MIXED_LIGHTING_SUBTRACTIVE
预定义的着色器宏 辅助宏 内置管线 URP
UNITY_PROJ_COORD(a) 移除了，使用a.xy / a.w代替
UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(type，name) ZERO_INITIALIZE(type，name)
阴影贴图 必须include “Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Shadows.hlsl”
内置管线 URP
UNITY_DECLARE_SHADOWMAP（tex） TEXTURE2D_SHADOW_PARAM（textureName，samplerName）
UNITY_SAMPLE_SHADOW（tex，uv） SAMPLE_TEXTURE2D_SHADOW（textureName，samplerName，coord3）
UNITY_SAMPLE_SHADOW_PROJ（tex，uv） SAMPLE_TEXTURE2D_SHADOW（textureName，samplerName，coord4.xyz/coord4.w）
纹理/采样器声明宏 Unity有很多纹理/采样器宏来改善API之间的交叉兼容性，但是人们并不习惯使用它们。URP中这些宏的名称有所变化。由于数量很多，全部的宏可以在API includes中查看，下面主要列举一些常用的：
内置管线 URP
UNITY_DECLARE_TEX2D（name） TEXTURE2D（textureName）; SAMPLER（samplerName）;
UNITY_DECLARE_TEX2D_NOSAMPLER（name） TEXTURE2D（textureName）;
UNITY_DECLARE_TEX2DARRAY（name） TEXTURE2D_ARRAY（textureName）; SAMPLER（samplerName）;
UNITY_SAMPLE_TEX2D（name，uv） SAMPLE_TEXTURE2D（textureName，samplerName，coord2）
UNITY_SAMPLE_TEX2D_SAMPLER（name，samplername，uv） SAMPLE_TEXTURE2D（textureName，samplerName，coord2）
UNITY_SAMPLE_TEX2DARRAY（name，uv） SAMPLE_TEXTURE2D_ARRAY（textureName，samplerName，coord2，index）
UNITY_SAMPLE_TEX2DARRAY_LOD（name，uv，lod） SAMPLE_TEXTURE2D_ARRAY_LOD（textureName，samplerName，coord2，index，lod）
需要注意SCREENSPACE_TEXTURE变成了TEXTURE2D_X。如果你想要在VR中（Single Pass Instanced 或 Multi-view 模式）制作屏幕效果，你必须使用TEXTURE2D_X定义纹理。这个宏会为你处理正确的纹理声明（是否为数组）。对这个纹理采样的时候必须使用SAMPLE_TEXTURE2D_X，并且对uv使用UnityStereoTransformScreenSpaceTex。
Shader辅助函数 下列函数可以在此文件中找到：“Packages/com.unity.render-pipelines.core/ShaderLibrary/SpaceTransforms.hlsl”.
顶点转换函数 内置管线 URP
float4 UnityObjectToClipPos（float3 pos） float4 TransformObjectToHClip（float3 positionOS）
float3 UnityObjectToViewPos（float3 pos） TransformWorldToView（TransformObjectToWorld（positionOS））
通用辅助函数 内置管线 URP
float3 WorldSpaceViewDir（float4 v） float3 GetWorldSpaceViewDir（float3 positionWS） Include “Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/ShaderVariablesFunctions.hlsl”
float3 ObjSpaceViewDir（float4 v） 移除了，可以使用TransformWorldToObject(GetCameraPositionWS()) - objectSpacePosition ;
float2 ParallaxOffset（half h，half height，half3 viewDir） 移除了。可以从UnityCG.cginc复制过来
fixed Luminance（fixed3 c） real Luminance（real3 linearRgb） Include “Packages/com.unity.render-pipelines.core/ShaderLibrary/Color.hlsl”
fixed3 DecodeLightmap（fixed4 color） real3 DecodeLightmap(real4 encodedIlluminance, real4 decodeInstructions) Include “Packages/com.unity.render-pipelines.core/ShaderLibrary/EntityLighting.hlsl” URP中的decodeInstructions是half4(LIGHTMAP_HDR_MULTIPLIER, LIGHTMAP_HDR_EXPONENT, 0.0h, 0.0h)
float4 EncodeFloatRGBA（float v） 移除了。可以从UnityCG.cginc复制过来
float DecodeFloatRGBA（float4 enc） 移除了。可以从UnityCG.cginc复制过来
float2 EncodeFloatRG（float v） 移除了。可以从UnityCG.cginc复制过来
float DecodeFloatRG（float2 enc） 移除了。可以从UnityCG.cginc复制过来
float2 EncodeViewNormalStereo（float3 n） 移除了。可以从UnityCG.cginc复制过来
float3 DecodeViewNormalStereo（float4 enc4） 移除了。可以从UnityCG.cginc复制过来
前向渲染辅助函数 内置管线 URP
float3 WorldSpaceLightDir(float4 v) _MainLightPosition.xyz - TransformObjectToWorld(objectSpacePosition) Include “Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Input.hlsl”
float3 ObjSpaceLightDir(float4 v) TransformWorldToObject(_MainLightPosition.xyz)-objectSpacePosition Include “Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Input.hlsl”
float3 Shade4PointLights(…) 可以使用half3 VertexLighting(float3 positionWS, half3 normalWS) 对于VertexLighting(...) include “Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl”
屏幕空间辅助函数 内置管线 URP
float4 ComputeScreenPos(float4 clipPos) float4 ComputeScreenPos（float4 positionCS） Include “Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/ShaderVariablesFunctions.hlsl”
float4 ComputeGrabScreenPos(float4 clipPos) 移除了
顶点照明辅助函数↑ 内置管线 URP
float3 ShadeVertexLights (float4 vertex, float3 normal) 移除了，可以尝试使用UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz + VertexLighting(...) 对于VertexLighting(...) include “Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl” 可以在“Packages/com.unity.render-pipelines.core/ShaderLibrary/Common.hlsl”中找到很多工具函数。
内置着色器变量 除了光照相关的变量外，其他的变量名都基本没变
照明↑ 内置管线 URP
_LightColor0 _MainLightColor Include “Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Input.hlsl”
_WorldSpaceLightPos0 _MainLightPosition Include “Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Input.hlsl”
_LightMatrix0 移除了。目前尚不支持Cookie
unity_4LightPosX0，unity_4LightPosY0，unity_4LightPosZ0 在URP中，其他光源存储在数组/缓冲区中（取决于平台）。使用Light GetAdditionalLight(uint i, float3 positionWS)获取额外光源信息 Include “Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl”
unity_4LightAtten0 在URP中，其他光源存储在数组/缓冲区中（取决于平台）。使用Light GetAdditionalLight(uint i, float3 positionWS)获取额外光源信息 Include “Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl”
unity_LightColor 在URP中，其他光源存储在数组/缓冲区中（取决于平台）。使用Light GetAdditionalLight(uint i, float3 positionWS)获取额外光源信息 Include “Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl”
unity_WorldToShadow float4x4 _MainLightWorldToShadow[MAX_SHADOW_CASCADES + 1] 或者_AdditionalLightsWorldToShadow[MAX_VISIBLE_LIGHTS] Include “Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Shadows.hlsl”
如果要使用循环所有其他灯光GetAdditionalLight(…)，GetAdditionalLightsCount()可以使用来查询其他灯光计数。
其他 阴影 有关阴影的更多信息，“Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Shadows.hlsl”
内置管线 URP
UNITY_SHADOW_COORDS（x） 移除了。DIY，例如float4 shadowCoord : TEXCOORD0;
TRANSFER_SHADOW（a） a.shadowCoord = TransformWorldToShadowCoord（worldSpacePosition） 启用cascades时，对片段执行此操作以避免视觉鬼影
SHADOWS_SCREEN 移除了。不支持。
雾 有关雾的更多信息，“Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/ShaderVariablesFunctions.hlsl”.
内置管线 URP
UNITY_FOG_COORDS(x) 移除了。DIY，例如float fogCoord : TEXCOORD0;
UNITY_TRANSFER_FOG(o*, outpos) o.fogCoord = ComputeFogFactor(clipSpacePosition.z);
UNITY_APPLY_FOG(coord, col) color = MixFog(color, i.fogCoord);
深度 要使用相机深度纹理，需要include “Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/DeclareDepthTexture.hlsl” ，然后会自动声明_CameraDepthTexture，也会包含辅助函数SampleSceneDepth(…)和LoadSceneDepth(…)。
内置管线 URP
LinearEyeDepth（sceneZ） LinearEyeDepth（sceneZ，_ZBufferParams） Include “Packages/com.unity.render-pipelines.core/ShaderLibrary/Common.hlsl”
Linear01Depth（sceneZ） Linear01Depth（sceneZ，_ZBufferParams） Include “Packages/com.unity.render-pipelines.core/ShaderLibrary/Common.hlsl”
其他中的其他 内置管线 URP
ShadeSH9（normal） SampleSH（normal） Include “Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl”
unity_ColorSpaceLuminance 移除了。使用Luminance() Include “Packages/com.unity.render-pipelines.core/ShaderLibrary/Color.hlsl”
后处理/视觉特效 URP不支持OnPreCull，OnPreRender，OnPostRender和OnRenderImage这些方法。URP支持OnRenderObject和OnWillRenderObject，但是如果在URP中使用你可能会发现问题。因此，如果你曾经在旧管线创建视觉效果时使用它们，那么现在你需要学习新方法了。URP包含以下注入点：
beginCameraRendering(ScriptableRenderContext context, Camera camera)
endCameraRendering(ScriptableRenderContext context, Camera camera)
beginFrameRendering(ScriptableRenderContext context,Camera[] cameras)
endFrameRendering(ScriptableRenderContext context,Camera[] cameras)
用法示例：
void OnEnable()
{
RenderPipelineManager.beginCameraRendering += MyCameraRendering;
}
void OnDisable()
{
RenderPipelineManager.beginCameraRendering -= MyCameraRendering;
}
void MyCameraRendering(ScriptableRenderContext context, Camera camera)
{
...
if(camera == myEffectCamera)
{
...
}
...
}
就像我说的那样，OnWillRenderObject是受支持的，但是，如果你需要在其中执行渲染调用（例如，水反射/折射），它将无法正常工作。调用Camera.Render()，你将看到以下消息：
Recursive rendering is not supported in SRP (are you calling Camera.Render from within a render pipeline?)
翻译过来就是：
SRP不支持递归渲染（你是从渲染管道中调用Camera.Render吗？）
在这种情况下，URP中应该将OnWillRenderObject替换为begin/endCameraRendering（如上面的例子），并调用RenderSingleCamera()，而不是 Camera.Render()。更改上面的示例，你将获得以下内容
void MyCameraRendering(ScriptableRenderContext context, Camera camera)
{
...
if(camera == myEffectCamera)
{
...
UniversalRenderPipeline.RenderSingleCamera(context, camera);
}
...
}
使用后处理的另一种方法是使用ScriptableRendererFeature。这篇文章很好地解释了使用RenderFeature的描边效果。ScriptableRendererFeature可以让你将ScriptableRenderPass(es)注入到渲染管线的不同阶段，因此是创建后处理效果的强大工具。注入位置可以包含以下：
BeforeRendering
BeforeRenderingShadows
AfterRenderingShadows
BeforeRenderingPrepasses
AfterRenderingPrePasses
BeforeRenderingOpaques
AfterRenderingOpaques
BeforeRenderingSkybox
AfterRenderingSkybox
BeforeRenderingTransparents
AfterRenderingTransparents
BeforeRenderingPostProcessing
AfterRenderingPostProcessing
AfterRendering
这是ScriptableRendererFeature使用自定义材质执行blit的简单示例：
public class CustomRenderPassFeature : ScriptableRendererFeature
{
class CustomRenderPass : ScriptableRenderPass
{
CustomRPSettings _CustomRPSettings;
RenderTargetHandle _TemporaryColorTexture;
private RenderTargetIdentifier _Source;
private RenderTargetHandle _Destination;
public CustomRenderPass(CustomRPSettings settings)
{
_CustomRPSettings = settings;
}
public void Setup(RenderTargetIdentifier source, RenderTargetHandle destination)
{
_Source = source;
_Destination = destination;
}
public override void Configure(CommandBuffer cmd, RenderTextureDescriptor cameraTextureDescriptor)
{
_TemporaryColorTexture.Init("_TemporaryColorTexture");
}
public override void Execute(ScriptableRenderContext context, ref RenderingData renderingData)
{
CommandBuffer cmd = CommandBufferPool.Get("My Pass");
if (_Destination == RenderTargetHandle.CameraTarget)
{
cmd.GetTemporaryRT(_TemporaryColorTexture.id, renderingData.cameraData.cameraTargetDescriptor, FilterMode.Point);
cmd.Blit(_Source, _TemporaryColorTexture.Identifier());
cmd.Blit(_TemporaryColorTexture.Identifier(), _Source, _CustomRPSettings.m_Material);
}
else
{
cmd.Blit(_Source, _Destination.Identifier(), _CustomRPSettings.m_Material, 0);
}
context.ExecuteCommandBuffer(cmd);
CommandBufferPool.Release(cmd);
}
public override void FrameCleanup(CommandBuffer cmd)
{
if (_Destination == RenderTargetHandle.CameraTarget)
{
cmd.ReleaseTemporaryRT(_TemporaryColorTexture.id);
}
}
}
[System.Serializable]
public class CustomRPSettings
{
public Material m_Material;
}
public CustomRPSettings m_CustomRPSettings = new CustomRPSettings();
CustomRenderPass _ScriptablePass;
public override void Create()
{
_ScriptablePass = new CustomRenderPass(m_CustomRPSettings);
_ScriptablePass.renderPassEvent = RenderPassEvent.AfterRenderingOpaques;
}
public override void AddRenderPasses(ScriptableRenderer renderer, ref RenderingData renderingData)
{
_ScriptablePass.Setup(renderer.cameraColorTarget, RenderTargetHandle.CameraTarget);
renderer.EnqueuePass(_ScriptablePass);
}
}
你可以通过单击“Create > Rendering > Universal Render Pipeline > Renderer Feature”来创建一个ScriptableRendererFeature。你创建的功能必须添加到你的中ForwardRenderer。为此，选择ForwardRenderer，单击Add Renderer Feature，然后选择要添加的功能。你可以在Inspector中公开属性，例如上面的例子中包含了一个材质球属性。