【URP】Unity[RendererFeatures]全屏后处理FullScreenPassRendererFeature

【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达

FullScreenPassRendererFeature是Unity URP渲染管线中用于实现全屏后处理效果的核心组件，它允许开发者在渲染流程的特定阶段插入自定义的全屏着色器效果。

功能与作用

• ‌核心功能‌：通过ScriptableRenderPass在URP管线中注入全屏四边形绘制命令，应用自定义Shader实现屏幕空间特效（如模糊、色调调整等）
• ‌典型应用场景‌：
  • 屏幕后处理（如Bloom、景深模拟）
  • 全局滤镜效果（黑白化、夜视模式）
  • 特殊视觉特效（扫描线、像素化）

发展历史

• ‌URP初期‌：需手动编写完整的ScriptableRendererFeature和ScriptableRenderPass类实现全屏效果
• ‌URP 7.0+ ：引入预置的FullScreenPassRendererFeature简化开发流程
• ‌URP 17.0‌：重构API至RenderGraph系统，优化资源管理机制

原理

FullScreenPassRendererFeature是Unity URP中用于实现全屏后处理效果的核心组件，其底层原理基于URP的可编程渲染管线架构。

核心原理

• ‌继承关系‌：继承自ScriptableRendererFeature基类，通过Create()方法初始化自定义的ScriptableRenderPass子类实例
• ‌执行流程‌：在URP渲染管线的特定阶段（如不透明物体渲染后）插入全屏绘制命令，通过CommandBuffer调用Blit或DrawProcedural实现
• ‌资源管理‌：使用RTHandle系统动态管理渲染目标，自动处理不同分辨率下的资源分配与释放

关键代码示例

以下实现一个基础的全屏泛光效果：

• BloomFeature.cs

  using UnityEngine;
  using UnityEngine.Rendering;
  using UnityEngine.Rendering.Universal;
  
  [System.Serializable]
  public class BloomSettings {
      public float intensity = 1.0f;
      public Color tint = Color.white;
  }
  
  public class BloomFeature : ScriptableRendererFeature {
      public BloomSettings settings = new BloomSettings();
      private BloomPass m_Pass;
  
      public override void Create() {
          m_Pass = new BloomPass(settings);
          m_Pass.renderPassEvent = RenderPassEvent.AfterRenderingPostProcessing;
      }
  
      public override void AddRenderPasses(
          ScriptableRenderer renderer, 
          ref RenderingData renderingData) {
          renderer.EnqueuePass(m_Pass);
      }
  }
  
  class BloomPass : ScriptableRenderPass {
      private Material m_Material;
      private BloomSettings m_Settings;
      private RTHandle m_TempTexture;
  
      public BloomPass(BloomSettings settings) {
          m_Settings = settings;
          m_Material = CoreUtils.CreateEngineMaterial("Hidden/Blur");
      }
  
      public override void Configure(CommandBuffer cmd, 
          RenderTextureDescriptor cameraTextureDescriptor) {
          m_TempTexture = RTHandles.Alloc(
              Vector2.one * 0.5f, 
              colorFormat: cameraTextureDescriptor.colorFormat);
      }
  
      public override void Execute(ScriptableRenderContext context, 
          ref RenderingData renderingData) {
          var cmd = CommandBufferPool.Get("BloomPass");
          Blit(cmd, 
              renderingData.cameraData.renderer.cameraColorTargetHandle,
              m_TempTexture, 
              m_Material, 0);
          Blit(cmd, 
              m_TempTexture,
              renderingData.cameraData.renderer.cameraColorTargetHandle);
          context.ExecuteCommandBuffer(cmd);
          CommandBufferPool.Release(cmd);
      }
  
      public override void FrameCleanup(CommandBuffer cmd) {
          m_TempTexture.Release();
      }
  }
  

技术细节

• ‌材质控制‌：通过Shader的LightMode标签匹配（如UniversalForward）确定渲染路径
• ‌时序控制‌：RenderPassEvent枚举精确控制执行时机（如AfterRenderingOpaques）
• ‌多Pass协作‌：支持通过多个ScriptableRenderPass实现效果叠加，如先提取亮部再模糊

性能优化

• ‌临时纹理复用‌：通过RTHandle的缩放参数实现动态分辨率渲染
• ‌命令缓冲池‌：使用CommandBufferPool减少GC开销
• ‌材质实例化‌：避免每帧创建新材质

该机制相比传统OnRenderImage方案，在URP中能更好地集成到SRP批处理系统中，且支持XR多通道渲染等高级特性

实现流程示例

以下为完整实现黑白滤镜效果的URP示例：

• GrayFeature.cs

  using UnityEngine;
  using UnityEngine.Rendering;
  using UnityEngine.Rendering.Universal;
  
  public class GrayRenderFeature : ScriptableRendererFeature {
      public RenderPassEvent renderEvent = RenderPassEvent.AfterRendering;
      public Shader shader;
      private Material grayMaterial;
      private GrayPass grayPass;
  
      public override void Create() {
          grayMaterial = CoreUtils.CreateEngineMaterial(shader);
          grayPass = new GrayPass(grayMaterial, renderEvent);
      }
  
      public override void AddRenderPasses(ScriptableRenderer renderer, ref RenderingData renderingData) {
          grayPass.SetTarget(renderer.cameraColorTargetHandle);
          renderer.EnqueuePass(grayPass);
      }
  }
  
  public class GrayPass : ScriptableRenderPass {
      private Material material;
      private RTHandle source;
  
      public GrayPass(Material material, RenderPassEvent passEvent) {
          this.material = material;
          this.renderPassEvent = passEvent;
      }
  
      public void SetTarget(RTHandle colorHandle) {
          source = colorHandle;
      }
  
      public override void Execute(ScriptableRenderContext context, ref RenderingData renderingData) {
          CommandBuffer cmd = CommandBufferPool.Get("GrayEffect");
          Blitter.BlitCameraTexture(cmd, source, source, material, 0);
          context.ExecuteCommandBuffer(cmd);
          CommandBufferPool.Release(cmd);
      }
  }
  

• GrayEffect.shader

  Shader "Custom/GrayEffect" {
      Properties {
          _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
      }
      SubShader {
          Pass {
              CGPROGRAM
              #pragma vertex vert
              #pragma fragment frag
              #include "UnityCG.cginc"
  
              struct appdata {
                  float4 vertex : POSITION;
                  float2 uv : TEXCOORD0;
              };
  
              struct v2f {
                  float2 uv : TEXCOORD0;
                  float4 vertex : SV_POSITION;
              };
  
              sampler2D _MainTex;
  
              v2f vert (appdata v) {
                  v2f o;
                  o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                  o.uv = v.uv;
                  return o;
              }
  
              fixed4 frag (v2f i) : SV_Target {
                  fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
                  float gray = dot(col.rgb, float3(0.299, 0.587, 0.114));
                  return fixed4(gray, gray, gray, col.a);
              }
              ENDCG
          }
      }
  }
  

参数说明与用例

参数	类型	说明	典型值
renderEvent	RenderPassEvent	执行时机	AfterRenderingOpaques
shader	Shader	效果着色器	自定义全屏Shader
intensity	float	效果强度	0.0-1.0

‌实际配置步骤‌：

• 创建URP Renderer Asset（若不存在）
• 通过Inspector添加FullScreenPassRendererFeature
• 指定Material并使用ShaderGraph创建效果
• 调整RenderPassEvent控制执行顺序

性能优化建议

• 使用RTHandle管理渲染目标避免内存浪费
• 复杂效果建议结合Volume系统实现参数动态调整
• 移动端需注意带宽占用，推荐使用Half Resolution处理

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【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达
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