URP从原理到应用——进阶篇

上周我们推出了《URP从原理到应用》的基础篇，本期进阶篇来袭，教你如何对URP代码级进行定制化的性能优化。

 

1.1 前言

 

在SRP中C++提供了最底层的渲染接口，URP和HDRP根据底层渲染接口构建出各自的渲染管线。如下图所示，整个帧渲染的每个Pass都是在C#中完成，只需要打开URP的源码就可以轻松进行调试，这在Built-in管线中是不可能做到的。管线开源还有个好处就是我们可以进一步优化性能，URP为了兼容性默认会经过4次RT拷贝，但其实完全可以节约掉这部分性能，只需要改改源码就可以实现。

 

Unity目前摄像机动态分辨率支持的不佳，只有在iOS和Android的Vulkan环境下才支持，由于目前大部分设备还只是OpenGL ES，所以无法做到3D降分辨率，UI不降分辨率。有了URP我们就可以通过修改源码的方式实现这种需求。如下图所示， 我们将3D摄像机的分辨率改成了0.5，这样渲染的压力大大减小。

 

如下图所示，后面UI是高清分辨率直接写到FrameBuffer中，从而实现性能与效果的双重兼容性。

 

本篇文章会提供一些经典案例，比如URP优化RT拷贝次数、UI一部分背景+3D模糊效果、干掉FinalBlit优化性能，3D部分与UI部分不同分辨率提高性能与效果。这些功能都离不开源码的定制以及修改，所以对URP源码我们一定要了然于胸。

 

 

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1.2 渲染管线与渲染技术

 

渲染管线和渲染技术可以说是两个完全不同的概念，渲染技术和平台引擎是无关的，学术界的大佬将渲染公式研究出来，才慢慢应用在工业界。

 

比如Phong光照模型，Bui Tuong Phong（裴祥风）1975年出版的博士论文 《Illumination for computer generated pictures（计算机生成图片光照）》中的计算光的反射向量有一定开销，Jim Blinn（吉姆·布林）就基于Phong光照模型的基础上于1977年提出使用光的向量+视向量算出中向量（计算中向量的效率高于计算反射向量），中向量与法向量做点乘计算高光强度，这就是我们现在手绘贴图最常用的Blinn–Phong光照模型。

 

现在手游中，PBR光照模型几乎已经成为标配，早在上世纪80年代由康奈尔大学就开始研究物理正确的渲染理论基础。迪士尼（Disney） 在总结前人经验的基础上，于2012年首先提出实时渲染的PBR方案。论文中提到，原本他们可以实现多个物理光照模型，让艺术家们选择和组合它们，但是无法避免参数过多的情况。所以他们将实时基于物理的渲染整合成一个模型。该光照模型由Epic Games首先应用于自家Unreal Engine的实时渲染中，上一章我们提到Unity也根据这个模型提出了一套精简版拟合方案。

 

如果大家对PBR的理论基础感兴趣，推荐阅读出版于2016年的这本旷世巨作《Physically Based Rendering（基于物理的渲染）》，作者是三位巨佬：包括Matt Pharr（NVIDIA的杰出研究科学家）、Wenzel Jakob（EPFL计算机与通信科学学院的助理教授）和Greg Humphreys（FanDuel的工程总监，之前曾在Google的Chrome图形团队和NVIDIA的OptiX GPU光线追踪引擎工作）。

 

这本书提供了在线免费阅读，推荐大家一定要看《Physically Based Rendering（基于物理的渲染）》。

 

通过Phong光照模型和PBR光照模型我们可以看出，渲染技术与渲染引擎是无关的，时至今日渲染技术还