初识Unity SRP

Unity SRP 即 Unity Scriptable Rendering Pipeline(可编程渲染管线)，是Unity 2018的新功能，使开发者可以通过脚本按需构建自己的渲染过程。在学习和参考：

吉祥的游戏编程笔记

中关于Unity SRP的相关内容后，这里做一个简单的学习记录，如有错误之处，希望可以多多交流。
SRP中的内容可以用一张图说明： SRP的创建过程分为3个部分：

Custom Render Pipeline
Custom Render Pipeline Asset
Shader

Custom Render Pipeline

该部分是自定义渲染管线的起点，也是核心部分，继承自RenderPipeline类。在该类中的Render()方法中，定义自己的渲染流程中的规则及进行参数设置。一般来说，渲染的过程是将摄像机视野中3D或2D的场景对象进过一系列的处理最后转换成一张2D的图片输出到屏幕上。因此在Render()方法中，处理起点是从编辑场景里的每一个输出相机开始，经过如下过程：

设置渲染目标
绘制天空盒
执行裁剪过程
执行过滤过程
绘制场景准备
执行管线

在这一系列的过程中，需要将相关的指令和设置提交，通过 CommandBuffer和ScriptableRenderContext对象实现。 CommandBuffer对象作为指令缓存集，记录部分指令然后集中提交。ScriptableRenderContext对象可以理解成渲染过程中的一个管理器，CommandBuffer对象的指令提交需要通过ScriptableRenderContext对象完成，同时ScriptableRenderContext对象还可以管理如天空球的绘制、下达执行管线渲染等操作。
Custom Render Pipeline 完整代码：

using UnityEngine;
using UnityEngine.Experimental.Rendering;
using UnityEngine.Rendering;namespace Kata03 {
public class CustomRenderPipeline : RenderPipeline
{CommandBuffer _cb;//该函数在管线销毁时调用public override void Dispose(){base.Dispose();if (_cb != null) {_cb.Clear();_cb = null;}}//该函数在管线渲染时调用public override void Render(ScriptableRenderContext renderContext, Camera[] cameras){base.Render(renderContext, cameras);if (_cb == null) {_cb = new CommandBuffer();}//设置Shader中要使用的光源变量名var _LightDir = Shader.PropertyToID("_LightDir");var _LightColor = Shader.PropertyToID("_LightColor");var _CameraPos = Shader.PropertyToID("_CameraPos");//对于每个相机执行的操作foreach (var camera in cameras){//设置渲染上下文相机属性renderContext.SetupCameraProperties(camera);_cb.name = "Setup";//显式设置渲染目标为相机BackBuffer(如果相机没有指定渲染纹理，则直接绘制到屏幕)_cb.SetRenderTarget(BuiltinRenderTextureType.CameraTarget);//设置渲染目标颜色为相机背景色_cb.ClearRenderTarget(true, true, camera.backgroundColor);//设置相机的着色器全局变量Vector4 CameraPosition = new Vector4(camera.transform.localPosition.x, camera.transform.localPosition.y, camera.transform.localPosition.z, 1.0f);_cb.SetGlobalVector(_CameraPos, camera.transform.localToWorldMatrix * CameraPosition);renderContext.ExecuteCommandBuffer(_cb);_cb.Clear();//天空盒绘制renderContext.DrawSkybox(camera);//执行裁剪var culled = new CullResults();CullResults.Cull(camera, renderContext, out culled);/*裁剪结果包括：可见的物体列表:visibleRenderers可见灯光列表:visibleLights可见反射探针(CubeMap):visibleReflectionProbes裁剪结果并未排序*///获取所有灯光var lights = culled.visibleLights;_cb.name = "RenderLights";foreach (var light in lights){//挑选出平行光处理if (light.lightType != LightType.Directional) continue;//获取光源方向Vector4 pos = light.localToWorld.GetColumn(0);Vector4 lightDir = new Vector4(pos.x,pos.y,pos.z,0);//获取光源颜色Color lightColor = light.finalColor;//构建shader常量缓存_cb.SetGlobalVector(_LightDir,lightDir);_cb.SetGlobalColor(_LightColor,lightColor);renderContext.ExecuteCommandBuffer(_cb);_cb.Clear();var rs = new FilterRenderersSettings(true);//只渲染固体范围rs.renderQueueRange = RenderQueueRange.opaque;//包括所有层rs.layerMask = ~0;//渲染设置，使用Shader中LightMode为"BaseLit"的Passvar ds = new DrawRendererSettings(camera,new ShaderPassName("BaseLit"));//物体绘制renderContext.DrawRenderers(culled.visibleRenderers,ref ds,rs);break;}//开始执行管线renderContext.Submit();}}}
}

Custom Render Pipeline Asset

Custom Render Pipeline Asset 继承自 Render Pipeline Asset，用来在项目中生成自定义渲染管线资源，主要实现 IRenderPipelineAsset接口方法， InternalCreatePipeline()，生成自定义的 Custom RenderPipeline 对象，完整代码：

using UnityEngine.Experimental.Rendering;#if UNITY_EDITOR
using UnityEditor;
using UnityEditor.ProjectWindowCallback;
#endifnamespace Kata03 {public class CustomRenderPipelineAsset : RenderPipelineAsset
{
#if UNITY_EDITOR[MenuItem("Assets/Create/Render Pipeline/Kata03/Pipeline Asset")]static void CreateKata03Pipeline() {ProjectWindowUtil.StartNameEditingIfProjectWindowExists(0,CreateInstance<CreateKata03PipelineAsset>(),"Kata03 Pipeline.asset",null,null);}class CreateKata03PipelineAsset : EndNameEditAction{public override void Action(int instanceId, string pathName, string resourceFile){var instance = CreateInstance<CustomRenderPipelineAsset>();AssetDatabase.CreateAsset(instance,pathName);}}#endifprotected override IRenderPipeline InternalCreatePipeline(){return new CustomRenderPipeline();}}
}

有了 Custom Render Pipeline Asset 后，在Projects中通过 Create->RdnerPipeline->Kata03->Pipeline 即可创建对应的自定义渲染管线资源，然后替换原有的管线，在Edit->Project->Settings->Graphics中的Scriptable Render PipelineLine Settings中完成替换。

Shader

Shader是配合当前的自定义管线，完成场景内的物体着色，这和之前使用Unity内置管线没有区别。只是这里有一点需要注意的是：
在CustomRenderPipeline的渲染设置中，

var ds = new DrawRendererSettings(camera,new ShaderPassName("BaseLit"));

这里在构建ShaderPassName对象时，传递的参数为使用的Shader的Pass中"LightMode"对应的名称，因为在自定义渲染管线中，场景内物体光照着色的区分是通过Shader内的Pass里的"LightMode"进行的。包含光照计算的Shader代码：

Shader "Custom/BaseDirLit"
{
Properties
{_Color("Tint", Color) = (0.5,0.5,0.5,1)_DiffuseFactor("Diffuse Factor", Range(0,1)) = 1_SpecularColor("Specular Color",Color)=(1,1,1,1)_SpecularFactor("Specular Factor", Range(0,1)) = 1_SpecularPower("Specular Power",Float) = 100
}HLSLINCLUDE#include "UnityCG.cginc"
#define PI 3.14159265359uniform float4 _LightDir;
uniform float4 _LightColor;
uniform float4 _CameraPos;
uniform float4 _Color;
uniform float _DiffuseFactor;
uniform float _SpecularFactor;
uniform float _SpecularColor;
uniform float _SpecularPower;struct a2v
{float4 vertex : POSITION;float4 normal : NORMAL;
};struct v2f
{float4 pos : SV_POSITION;float4 normalWorld : TEXCOORD1;float4 worldPos : TEXCOORD2;
};v2f vert(a2v v)
{v2f o;UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(v2f,o);o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.normalWorld = float4(normalize(mul(normalize(v.normal.xyz), (float3x3)unity_WorldToObject)),v.normal.w);o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex);return o;
}half4 frag(v2f i) : SV_Target
{fixed4 diffuse=_DiffuseFactor*max(0.0,dot(_LightDir.xyz,normalize(i.normalWorld.xyz)))*_Color*_LightColor;fixed3 viewDir=normalize(_CameraPos.xyz-i.worldPos.xyz);fixed3 halfDir=normalize(_LightDir.xyz+viewDir);fixed4 specular= _LightColor*_SpecularFactor*pow(max(0,dot(normalize(i.normalWorld.xyz),halfDir)),_SpecularPower)*max(0,saturate(dot(normalize(i.normalWorld.xyz),_LightDir.xyz)))*(_SpecularPower+8)/(8+PI);return diffuse+specular;
}ENDHLSLSubShader
{Tags{ "Queue" = "Geometry" }LOD 100Pass{Tags {"LightMode" = "BaseLit"}HLSLPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment fragENDHLSL}}
}

在场景中使用该Shader的材质，得到的对应效果：

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