【Unity基础】初识Unity中的渲染管线

本文将介绍什么是渲染管线，Unity中又有哪些渲染管线，并对其进行了对比。

一、什么是渲染管线？

渲染管线（Render Pipeline），简单来说，就是让我们在电脑或手机屏幕上看到游戏画面的一个工作流程，就像流水线一样，把一系列复杂的任务一步步完成，最终呈现出漂亮的画面。

渲染管线遵循以下步骤：

1. 剔除（Culling）：渲染管线决定从场景中显示哪些对象。通常，这意味着移除那些在摄像机视图范围之外的对象（称为视锥剔除，Frustum Culling），或被其他对象遮挡的对象（称为遮挡剔除，Occlusion Culling）。

2. 渲染（Rendering）：渲染管线将对象按照正确的光照进行绘制，并存储到像素缓冲区中。

3. 后处理（Post-processing）：渲染管线对像素缓冲区进行修改，以生成用于显示的最终输出帧。修改的示例包括色彩调整（Color Grading）、泛光（Bloom）和景深（Depth of Field）。

渲染管线在 Unity 每次生成新帧时都会重复执行这些步骤。

把渲染管线比喻成做蛋糕：

想象你要做一个蛋糕（最终画面）：

1. 你需要从原材料开始，比如面粉、鸡蛋、牛奶、糖（场景中的模型、光源、纹理等）。
2. 然后通过一系列步骤（打蛋、混合、烘焙、装饰）把这些材料变成一个蛋糕。

每一步都是渲染管线中的一个“工序”：

1. 收集材料：渲染管线会先把游戏中需要显示的东西收集起来，比如模型、灯光、纹理。
2. 处理灯光和阴影：就像给蛋糕涂奶油，渲染管线会根据光源给物体添加明暗效果。
3. 加特效：比如撒上糖霜或水果（特效和后处理效果）。
4. 最终输出：最后把所有东西组合在一起，呈现在屏幕上，就像把蛋糕摆到餐桌上。

不同的渲染管线就像不同的厨师：

1. 内置渲染管线：经验丰富的老厨师，用传统方法做蛋糕，适合普通的需求，但创意有限。
2. URP：年轻灵活的厨师，用简单快捷的方法做蛋糕，适合快速出餐（移动游戏和小型项目）。
3. HDRP：五星大厨，用高端材料和高级技术，做出豪华精美的蛋糕，适合高级宴会（PC和主机上的AAA游戏）。

渲染管线就是“画面生产流水线”， 从游戏的数据开始，把模型、光线、颜色、特效一步步加工，最终输出到屏幕上。不同的渲染管线，就像不同风格的厨师，适合不同的硬件平台和画质需求。

二、为什么要使用渲染管线？

游戏里的画面其实是无数个数据，比如一个个的三角形（模型）和颜色（纹理）。渲染管线就是负责把这些数据一步步加工，按照光线、材质、特效等规则，组合成玩家看到的画面。

三、Unity中的三种渲染管线？

Unity 中有三种主要的渲染管线，它们各自适用于不同的项目需求。以下是对 内置渲染管线（Built-in Render Pipeline）、通用渲染管线（URP, Universal Render Pipeline） 和 高清渲染管线（HDRP, High Definition Render Pipeline） 的详细对比：

1. 内置渲染管线（Built-in Render Pipeline）

特点：

• Unity 最早的默认渲染管线，使用固定的渲染流程。
• 不支持 SRP（Scriptable Render Pipeline），扩展能力有限。
• 支持前向渲染（Forward Rendering）和延迟渲染（Deferred Rendering）。

优点：

• 兼容性高：支持所有平台，适合从低端设备到高端设备的广泛开发需求。
• 成熟稳定：因历史悠久，插件、教程和资源极为丰富。
• 学习曲线低：适合初学者快速上手。

缺点：

• 性能优化有限：对性能调优的控制较少，不适合复杂效果的高性能优化。
• 缺乏现代化功能：不支持 Vulkan 的一些高级特性，以及光线追踪等高端渲染技术。
• 可扩展性弱：开发者无法直接修改渲染流程。

适用场景：

• 老旧项目或需要支持很多旧设备的平台。
• 小型或入门级项目。

2. 通用渲染管线（URP, Universal Render Pipeline）

特点：

• SRP 的轻量级实现，目标是提供跨平台性能和现代化渲染。
• 支持所有 Unity 的现代渲染功能，包括 PBR、后处理和 Shader Graph。
• 可定制渲染管线，适合开发者通过脚本调整渲染流程。

优点：

• 高性能：对低端硬件友好，适合移动设备和 Web 平台。
• 灵活定制：支持使用 Scriptable Render Pipeline 调整渲染流程。
• 现代化工具：内置支持 Shader Graph，后处理效果易于实现。
• 跨平台支持：比 HDRP 更轻量，可以覆盖更多的平台。

缺点：

• 不支持高端效果：例如屏幕空间反射（SSR）、体积光、复杂的后期处理等。
• 过渡期问题：某些内置管线的功能（如自定义着色器）需要迁移适配。

适用场景：

• 移动游戏、WebGL 和需要跨平台发布的项目。
• 需要性能优化，但画面质量需求适中的中小型项目。

3. 高清渲染管线（HDRP, High Definition Render Pipeline）

特点：

• SRP 的高端实现，面向高保真渲染和高性能硬件。
• 提供先进的图形特性，如光线追踪、屏幕空间反射（SSR）、体积光、次表面散射等。
• 需要高性能硬件支持，推荐 PC 和主机平台。

优点：

• 画质极佳：支持 AAA 级游戏或电影级画面。
• 高级功能：内置光线追踪、体积雾、复杂的后处理效果和动态全局光照。
• 专业工具：Shader Graph、Timeline、和 VFX Graph 深度集成。

缺点：

• 性能需求高：移动设备和低端硬件支持较差。
• 平台限制：不支持某些平台（如 WebGL、低端移动设备）。
• 学习成本高：需要深入理解现代渲染技术。

适用场景：

• PC 和主机上的 AAA 游戏开发。
• 高质量画面需求的可视化、建筑、影视渲染项目。

 4. 特性对比

系列文章：

1. 《初识渲染管线》

2. 《如何选择渲染管线？》

3. 《如何查看当前项目使用的渲染管线？》

4. 《如何在BRP和URP管线之间切换？》