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Unity 渲染路径理解

· 渲染 & TA ·
#Unity#Shader#RenderingPath#Forward#Deferred

这篇笔记简单整理了 Unity 内置的几种渲染路径， 重点放在 前向渲染（Forward Rendering） 和 延迟渲染（Deferred Rendering） 上， 便于在写 Shader / 配置 Project Settings 时有一个整体的认知。

大多数项目通常只会选择一种主要渲染路径， 然后在个别相机上用不同的设置做补充。

一、前向渲染（Forward Rendering）

1. 基本说明

在前向渲染下，每次渲染一个物体时，都会：

  • 绘制这个物体的几何图元；
  • 同时更新 颜色缓冲 和 深度缓冲 两个缓冲区。

流程可以概括为：

  1. 深度缓冲判断某个片元是否可见；
  2. 如果可见，就用当前光照结果更新颜色缓冲；
  3. 对每个「逐像素光源」重复这套操作。

逐像素光源会在 Fragment 阶段计算，逐顶点光源则在 Vertex 阶段处理。

在 Unity 中：

  • 「平行光」以及被标记为 Important 的光源一般按逐像素方式处理；
  • 标记为 Not Important 的光源，会按逐顶点或 SH 的方式处理；
  • 如果当前逐像素光源数量低于 Quality Settings 中的上限， Unity 可能会把更多光源提升为逐像素。

2. LightMode 标签与 Pass 结构

在 Shader 的 Pass 里通过 LightMode 标签指定当前 Pass 属于哪一类：

Tags { "LightMode" = "ForwardBase" }

前向渲染通常会包含两类 Pass：

  • Base Pass（ForwardBase）

    • 负责：
      • 一个逐像素平行光；
      • 所有逐顶点光源和 SH 环境光；
    • 一般还会在这里处理：
      • 光照贴图（Lightmap）；
      • 环境光；
      • 自发光；
      • 阴影（通常是平行光阴影）。

  • Additional Pass（ForwardAdd）

    • 负责其他影响该物体的逐像素光源；
    • 一个逐像素光源对应一个 Pass；
    • 默认情况下不包含阴影，如需阴影可使用：
      #pragma multi_compile_fwadd_fullshadows，让 Unity 为这些 Pass 生成带阴影的变体。

在 Additional Pass 中会开启混合模式，把本次光照与之前的结果叠加：

Blend One One

这样多盏灯的贡献会被累加在 framebuffer 上。

3. 前向渲染的优缺点

优点：

  • 实现相对直观，兼容大多数平台；
  • 支持真正的多种透明效果；
  • 对硬件要求相对较低。

缺点：

  • 如果场景中有 N 个物体、M 个逐像素光源， 理论上可能需要近似 N × M 个 Pass（每个光源都要单独处理）；
  • 在光源数量较多时成本会明显上升。

二、延迟渲染（Deferred Rendering）

1. 基本原理

延迟渲染会使用一组额外的缓冲区，统称为 G-buffer（Geometry Buffer）。

整体分为两个主要 Pass：

  1. 几何 Pass（G-buffer Pass）

    • 把可见片元的一些属性写入 G-buffer：
      • 漫反射颜色；
      • 高光颜色与平滑度；
      • 法线信息；
      • 自发光；
      • 深度等；
    • 此阶段不做光照计算。

  2. 光照 Pass（Lighting Pass）

    • 基于 G-buffer 中的这些属性，按屏幕空间像素逐点计算光照；
    • 结果再写入帧缓冲，得到最终图像。

在 Unity 的内置管线中，第二阶段默认会使用内置的 Standard 光照模型； 如果需要自定义，可以替换 Internal-DeferredShading.shader。

2. 延迟渲染的优缺点

优点：

  • 与光源数量关系较小：通常只需要少量 Pass（比如「G-buffer + Lighting」）， 不会像前向渲染那样随光源数成倍增长；
  • 总体效率更多地依赖于屏幕分辨率和 G-buffer 的开销， 而不是场景里到底有多少物体。

缺点：

  • 不支持传统意义上的多重采样抗锯齿（MSAA）；
  • 对半透明物体支持较差，通常要额外走前向管线或单独处理；
  • 对显卡有一定要求，特别是在移动端和低端设备上不一定适用。

三、何时选用哪种渲染路径？

可以做一个非常粗略的判断：

  • 前向渲染：

    • 光源数量不算夸张；
    • 需要大量半透明、复杂的材质叠加；
    • 面向中低端设备或需要更广的兼容性。

  • 延迟渲染：

    • 三维场景较大、光源数量多；
    • 目标平台以中高端 PC / 主机为主；
    • 对半透明有单独方案或需求并不多。

实际项目中，也可以结合：

  • 在 Project Settings 中指定一个全局渲染路径；
  • 个别相机（例如特殊效果相机）单独改成不同的渲染路径， 以满足特殊需求。

版权声明：本文最初发布于 CSDN「uniGame」，遵循 CC 4.0 BY-SA 协议，转载请附上原文链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/alla_Candy/article/details/121443263