【渲染流水线】[几何阶段]-[几何着色]以UnityURP为例

最新推荐文章于 2025-10-20 17:50:00 发布

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允许自定义增加和创建新图元，唯一一个能自定义增加新图元的着色器。（部分平台支持，移动端很多不支持、apple的metal不支持）

【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达

‌作用‌

基于图元生成新几何体（如将点扩展为粒子），位于曲面细分后、光栅化前 ‌。
这是一个‌可选‌阶段。它在曲面细分着色器之后运行（或在顶点着色器之后，如果没有曲面细分）。它接收一个完整的图元（点、线或三角形，以及其所有顶点），可以输出零个、一个或多个修改过的或全新的图元（点、线、三角带）。‌

‌配置‌

Shader 中声明 #pragma geometry geom。

核心工作原理

数据处理流程：
- 输入阶段：接收完整图元数据（点/线/三角形及其邻接变体）的顶点数组
- 处理阶段：通过流输出对象动态修改几何数据，支持顶点增删改操作
- 输出阶段：使用Append()方法将新顶点写入流对象，RestartStrip()重置三角带
图元操作机制：
- 增删控制：通过maxvertexcount限制单次调用最大输出顶点数（建议值3-20个）
- 修改方式：在齐次裁剪空间重新计算顶点位置
- 分裂实现：例如将三角形拆分为多个子三角形时需重新计算法线

URP实现步骤

Shader基础结构：

/* by 01022.hk - online tools website : 01022.hk/zh/tiaoseban.html */
hlsl
Shader "Custom/URPGeoShader" {
    Properties { _Extrude("Extrude", Float) = 0.1 }
    SubShader {
        Pass {
            HLSLPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma geometry geom
            #pragma fragment frag
            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"

            struct v2g {
                float4 posOS : TEXCOORD0;
                float3 normalOS : NORMAL;
            };

            struct g2f {
                float4 posCS : SV_POSITION;
                float3 normalWS : TEXCOORD0;
            };

            [maxvertexcount(6)]
            void geom(triangle v2g input[3], inout TriangleStream<g2f> stream) {
                // 几何处理逻辑
            }
            ENDHLSL
        }
    }
}

关键参数说明：
- PrimitiveType：支持point/line/triangle及其邻接类型
- Stream类型：PointStream/LineStream/TriangleStream三种输出流
- 性能优化：建议输出标量总数控制在20个以内

典型应用案例

模型细分：

/* by 01022.hk - online tools website : 01022.hk/zh/tiaoseban.html */
hlsl
void geom(triangle v2g input[3], inout TriangleStream<g2f> stream) {
    float3 center = (input[0].posOS + input[1].posOS + input[2].posOS) / 3;
    for(int i=0; i<3; i++) {
        g2f o;
        o.posCS = UnityObjectToClipPos(center);
        stream.Append(o);
        o.posCS = UnityObjectToClipPos(input[i].posOS);
        stream.Append(o);
        o.posCS = UnityObjectToClipPos(input[(i+1)%3].posOS);
        stream.Append(o);
        stream.RestartStrip();
    }
}

轮廓线生成：

hlsl
[maxvertexcount(6)]
void geom(triangle v2g input[3], inout TriangleStream<g2f> stream) {
    // 原始三角形
    for(int i=0; i<3; i++) {
        g2f o;
        o.posCS = UnityObjectToClipPos(input[i].posOS);
        stream.Append(o);
    }
    stream.RestartStrip();

    // 外扩轮廓
    float extrude = _Extrude;
    for(int i=0; i<3; i++) {
        g2f o;
        float4 offset = float4(input[i].normalOS * extrude, 0);
        o.posCS = UnityObjectToClipPos(input[i].posOS + offset);
        stream.Append(o);
    }
}