【URP】Shader绘制棋盘格对比内置管线

以绘制棋盘格为例，对比内置管线和URP中的Shader异同。

【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达

异同简述

• 面板属性定义Properties一样的
  
• Tags主要区别在于RenderPipeline的声明
  
• 这里没涉及到的渲染命令也是一样的。
  
• 主要区别在Pass中使用CG还是HLSL
  
• 其中引用的内置变量的库不同，内置引用UnityCG.cginc，而URP中引用URP包中的core.hlsl
  
• 再有HLSL中定义变量 用静态缓冲宏定义包裹 ，CBUFFER_START(UnityPerMaterial)，CBUFFER_END。内置中直接定义变量。
  

内置渲染管线与URP的基本概念对比

‌内置渲染管线(Built-in Render Pipeline)

• Unity的默认渲染管线，采用固定架构设计
  
• 基于传统的前向渲染和延迟渲染模式，代码高度耦合
  
• 自定义选项有限，修改渲染流程需直接修改Unity源码
  
• 使用CG语言编写Shader，支持Standard Shader等内置着色器
  

‌通用渲染管线(URP)

• 基于可编程渲染管线(SRP)框架的模块化设计
  
• 核心逻辑通过C#脚本控制，如RenderPipeline和RenderPass
  
• 轻量且可扩展，专注于跨平台性能优化
  
• 使用HLSL语言编写Shader，支持Shader Graph可视化编辑
  

Shader的具体差异对比

对比维度内置渲染管线URP‌编程语言‌主要使用CG主要使用HLSL‌SubShader标签‌无特殊要求需添加"RenderPipeline"="UniversalPipeline"‌光照处理‌内置光照模型基于物理渲染(PBS)系统‌合批流程‌传统合批支持SRP Batcher‌数据类型‌支持fixed类型仅支持half/float类型‌着色器库‌UnityCG.cgincPackages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary‌后处理支持‌有限支持更强大的后处理系统Shader迁移到URP的步骤

‌基础修改‌

• 在SubShader的Tags中添加"RenderPipeline"="UniversalPipeline"
  
• 将CGPROGRAM/ENDCG替换为HLSLPROGRAM/ENDHLSL
  
• 替换包含文件：#include "UnityCG.cginc" → #include "ackages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
  

‌数据类型和函数调整‌

• 将fixed类型改为half或float
  
• 更新光照计算函数，使用URP提供的API
  
• 将属性定义在CBUFFER_START(UnityPerMaterial)块中以提高兼容性
  

‌使用迁移工具‌

• Unity官方提供Render Pipeline Converter工具
  
• 可自动转换大部分标准Shader
  
• 对于自定义Shader，需要手动调整
  

‌验证和优化‌

• 检查材质在URP下的渲染效果
  
• 优化性能，利用URP特性如SRP Batcher
  
• 测试不同平台的表现
  

迁移注意事项

‌不兼容功能处理‌

• 某些高级特效(如曲面细分)在URP中可能不支持
  
• 需要寻找替代方案或使用HDRP
  

‌性能优化‌

• URP更注重移动端性能，可减少不必要的计算
  
• 使用URP的批处理功能提高渲染效率
  

棋盘格Shader实现

内置Checkerboard.shader

1. Shader "Custom/Checkerboard"
2. {
3.     Properties
4.     {
5.         _GridSize ("Grid Size", Range(1, 100)) = 10
6.         _Color1 ("Color 1", Color) = (1,1,1,1)
7.         _Color2 ("Color 2", Color) = (0,0,0,1)
8.         _HighlightColor ("Highlight Color", Color) = (1,0,0,1)
9.         _HighlightCoord ("Highlight Coordinate", Vector) = (0,0,0,0)
10.     }
11.    
12.     SubShader
13.     {
14.         Tags { "RenderType"="Opaque" }
15.         
16.         Pass
17.         {
18.             CGPROGRAM
19.             #pragma vertex vert
20.             #pragma fragment frag
21.             #include "UnityCG.cginc"
22.             
23.             struct appdata
24.             {
25.                 float4 vertex : POSITION;
26.                 float2 uv : TEXCOORD0;
27.             };
28.             
29.             struct v2f
30.             {
31.                 float2 uv : TEXCOORD0;
32.                 float4 vertex : SV_POSITION;
33.             };
34.             
35.             float _GridSize;
36.             fixed4 _Color1;
37.             fixed4 _Color2;
38.             fixed4 _HighlightColor;
39.             float2 _HighlightCoord;
40.             
41.             v2f vert (appdata v)
42.             {
43.                 v2f o;
44.                 o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
45.                 o.uv = v.uv * _GridSize;
46.                 return o;
47.             }
48.             
49.             fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
50.             {
51.                 float2 gridPos = floor(i.uv);
52.                 float pattern = fmod(gridPos.x + gridPos.y, 2.0);
53.                
54.                 // 检查是否是高亮坐标
55.                 if (gridPos.x == _HighlightCoord.x && gridPos.y == _HighlightCoord.y)
56.                 {
57.                     return _HighlightColor;
58.                 }
59.                
60.                 return pattern < 1.0 ? _Color1 : _Color2;
61.             }
62.             ENDCG
63.         }
64.     }
65. }

复制代码

URP Checkerboard.shader

1. Shader "Universal Render Pipeline/Checkerboard"
2. {
3.     Properties
4.     {
5.         _GridSize("Grid Size", Float) = 10
6.         _Color1("Color 1", Color) = (1,1,1,1)
7.         _Color2("Color 2", Color) = (0,0,0,1)
8.         _HighlightColor("Highlight Color", Color) = (1,0,0,1)
9.         _HighlightCoord("Highlight Coordinate", Vector) = (0,0,0,0)
10.     }
12.     SubShader
13.     {
14.         Tags
15.         {
16.             "RenderType" = "Opaque"
17.             "RenderPipeline" = "UniversalPipeline"
18.         }
20.         Pass
21.         {
22.             HLSLPROGRAM
23.             #pragma vertex vert
24.             #pragma fragment frag
26.             #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
28.             struct Attributes
29.             {
30.                 float4 positionOS   : POSITION;
31.                 float2 uv           : TEXCOORD0;
32.             };
34.             struct Varyings
35.             {
36.                 float2 uv           : TEXCOORD0;
37.                 float4 positionHCS  : SV_POSITION;
38.             };
40.             CBUFFER_START(UnityPerMaterial)
41.                 float _GridSize;
42.                 float4 _Color1;
43.                 float4 _Color2;
44.                 float4 _HighlightColor;
45.                 float2 _HighlightCoord;
46.             CBUFFER_END
48.             Varyings vert(Attributes IN)
49.             {
50.                 Varyings OUT;
51.                 OUT.positionHCS = TransformObjectToHClip(IN.positionOS.xyz);
52.                 OUT.uv = IN.uv * _GridSize;
53.                 return OUT;
54.             }
56.             half4 frag(Varyings IN) : SV_Target
57.             {
58.                 float2 gridPos = floor(IN.uv);
59.                 float pattern = fmod(gridPos.x + gridPos.y, 2.0);
61.                 if (gridPos.x == _HighlightCoord.x && gridPos.y == _HighlightCoord.y)
62.                 {
63.                     return _HighlightColor;
64.                 }
66.                 return pattern < 1.0 ? _Color1 : _Color2;
67.             }
68.             ENDHLSL
69.         }
70.     }
71. }

复制代码

【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达

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