【URP】Unity[RendererFeatures]渲染对象RenderObjects

【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达

RenderObjects的定义与作用

RenderObjects是URP提供的RendererFeature之一，允许开发者在不编写代码的情况下对渲染管线进行定制。它通过配置参数实现选择性渲染特定层级的物体、控制渲染顺序、重载材质或渲染状态等功能57。其核心用途包括：

• ‌层级过滤‌：仅渲染指定LayerMask的物体
  
• ‌渲染时机控制‌：通过Event参数插入到渲染管线的不同阶段（如AfterRenderingOpaques）
  
• ‌材质替换‌：使用Override Material覆盖原有材质
  
• ‌多Pass渲染‌：配合Shader的LightMode标签实现描边等效果
  

发展历史

• 初始版本（2020年前）作为LWRP实验性功能引入
  
• 2020年URP 7.x版本正式集成，提供基础层过滤和材质替换
  
• 2021年后增强深度/模板控制，支持透明物体处理
  
• 2022年优化API结构，明确ScriptableRendererFeature与RenderPass的分离
  

原理

底层原理

• ‌架构层级‌
  RenderObjects通过继承ScriptableRendererFeature和ScriptableRenderPass实现管线扩展，核心逻辑在Execute()方法中通过CommandBuffer提交绘制指令。其本质是通过URP的ScriptableRenderContext调度GPU渲染命令，与内置管线不同之处在于采用可编程的轻量级渲染管线架构。
  
• ‌渲染流程控制‌
  通过RenderPassEvent枚举插入到URP的固定管线阶段（如AfterRenderingOpaques），底层会触发以下操作：
  
  
  
  • 调用ConfigureTarget()设置渲染目标
    
  • 使用FilteringSettings过滤指定Layer的物体
    
  • 通过DrawingSettings配置Shader Pass和排序规则
    
  
  
• ‌材质替换机制‌
  当启用Override Material时，URP会临时替换原始材质的Shader，但保留物体的顶点数据。该过程通过MaterialPropertyBlock实现动态参数传递，避免材质实例化开销。
  

实现示例

• OutlineFeature.cs
  1. using UnityEngine;
  2. using UnityEngine.Rendering;
  3. using UnityEngine.Rendering.Universal;
  5. public class OutlineFeature : ScriptableRendererFeature {
  6.     class OutlinePass : ScriptableRenderPass {
  7.         private Material _outlineMat;
  8.         private LayerMask _layerMask;
  9.         private FilteringSettings _filteringSettings;
  11.         public OutlinePass(Material mat, LayerMask mask) {
  12.             _outlineMat = mat;
  13.             _layerMask = mask;
  14.             _filteringSettings = new FilteringSettings(RenderQueueRange.opaque, _layerMask);
  15.             renderPassEvent = RenderPassEvent.AfterRenderingOpaques;
  16.         }
  18.         public override void Execute(ScriptableRenderContext context, ref RenderingData data) {
  19.             var drawingSettings = CreateDrawingSettings(
  20.                 new ShaderTagId("UniversalForward"),
  21.                 ref data,
  22.                 SortingCriteria.CommonOpaque
  23.             );
  24.             drawingSettings.overrideMaterial = _outlineMat;
  25.             context.DrawRenderers(data.cullResults, ref drawingSettings, ref _filteringSettings);
  26.         }
  27.     }
  29.     [SerializeField] private Material _outlineMaterial;
  30.     [SerializeField] private LayerMask _outlineLayers = 1;
  31.     private OutlinePass _pass;
  33.     public override void Create() => _pass = new OutlinePass(_outlineMaterial, _outlineLayers);
  34.     public override void AddRenderPasses(ScriptableRenderer renderer, ref RenderingData data)
  35.         => renderer.EnqueuePass(_pass);
  36. }

  复制代码
• Outline.shader
  1. Shader "Custom/Outline" {
  2.     Properties {
  3.         _OutlineColor("Color", Color) = (1,0,0,1)
  4.         _OutlineWidth("Width", Range(0,0.1)) = 0.03
  5.     }
  6.     SubShader {
  7.         Tags { "RenderType"="Opaque" "Queue"="Geometry+100" }
  8.         Pass {
  9.             Cull Front
  10.             ZWrite Off
  11.             CGPROGRAM
  12.             #pragma vertex vert
  13.             #pragma fragment frag
  14.             #include "UnityCG.cginc"
  16.             float _OutlineWidth;
  17.             fixed4 _OutlineColor;
  19.             struct appdata {
  20.                 float4 vertex : POSITION;
  21.                 float3 normal : NORMAL;
  22.             };
  24.             v2f vert(appdata v) {
  25.                 v2f o;
  26.                 v.vertex.xyz += v.normal * _OutlineWidth;
  27.                 o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
  28.                 return o;
  29.             }
  31.             fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {
  32.                 return _OutlineColor;
  33.             }
  34.             ENDCG
  35.         }
  36.     }
  37. }

  复制代码

关键流程解析

• ‌渲染指令提交‌
  DrawRenderers方法内部会构建BatchRendererGroup，将CPU侧的渲染数据批量提交至GPU，相比直接使用CommandBuffer更高效。
  
• ‌深度测试控制‌
  示例中ZWrite Off禁用深度写入，使描边始终显示在原始物体表面，该技术也常用于解决透明物体渲染顺序问题。
  
• ‌多Pass协作‌
  URP会先执行默认的Forward渲染Pass，再执行RenderObjects插入的Pass，通过RenderPassEvent控制执行顺序
  

完整实现流程示例

• OutlineFeature.cs
  1. using UnityEngine;
  2. using UnityEngine.Rendering;
  3. using UnityEngine.Rendering.Universal;
  5. public class OutlineFeature : ScriptableRendererFeature {
  6.     class OutlinePass : ScriptableRenderPass {
  7.         private Material outlineMat;
  8.         private LayerMask layerMask;
  9.         private RenderTargetIdentifier source;
  11.         public OutlinePass(Material mat, LayerMask mask) {
  12.             outlineMat = mat;
  13.             layerMask = mask;
  14.             renderPassEvent = RenderPassEvent.AfterRenderingOpaques;
  15.         }
  17.         public override void Execute(ScriptableRenderContext context, ref RenderingData data) {
  18.             CommandBuffer cmd = CommandBufferPool.Get("OutlinePass");
  19.             var drawSettings = CreateDrawingSettings(
  20.                 new ShaderTagId("UniversalForward"),
  21.                 ref data, SortingCriteria.CommonOpaque);
  22.             var filterSettings = new FilteringSettings(RenderQueueRange.opaque, layerMask);
  23.             context.DrawRenderers(data.cullResults, ref drawSettings, ref filterSettings);
  24.             CommandBufferPool.Release(cmd);
  25.         }
  26.     }
  28.     [SerializeField] private Material outlineMaterial;
  29.     [SerializeField] private LayerMask outlineLayers;
  30.     private OutlinePass pass;
  32.     public override void Create() {
  33.         pass = new OutlinePass(outlineMaterial, outlineLayers);
  34.     }
  36.     public override void AddRenderPasses(ScriptableRenderer renderer, ref RenderingData data) {
  37.         renderer.EnqueuePass(pass);
  38.     }
  39. }

  复制代码
• Outline.shader
  1. Shader "Custom/Outline" {
  2.     Properties {
  3.         _OutlineColor("Color", Color) = (1,1,1,1)
  4.         _OutlineWidth("Width", Range(0,0.1)) = 0.05
  5.     }
  6.     SubShader {
  7.         Tags { "RenderType"="Opaque" "LightMode"="UniversalForward" }
  8.         Pass {
  9.             CGPROGRAM
  10.             // Vertex expansion logic...
  11.             ENDCG
  12.         }
  13.     }
  14. }

  复制代码

参数详解与用例

参数说明应用场景‌Event‌渲染时机（如BeforeRenderingPostProcessing）控制特效叠加顺序‌LayerMask‌目标渲染层级仅对敌人/UI层描边‌Override Material‌替换材质角色进入阴影区切换材质‌Depth Test‌深度测试模式解决透明物体遮挡问题‌Shader Passes‌匹配的Shader LightMode标签多Pass渲染（如"UniversalForward"）配置步骤

• 创建URP Asset并启用Renderer Features
  
• 添加RenderObjects Feature到Forward Renderer
  
• 配置Event为AfterRenderingOpaques（不透明物体）或AfterRenderingTransparents（透明物体）
  
• 指定目标Layer和替换材质
  
• 调整Depth/Stencil参数解决遮挡问题
  

典型应用包括：角色描边、场景分块渲染、特殊效果叠加（如受伤高亮）等。通过组合不同Event和LayerMask可实现复杂的渲染管线控制
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【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达
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