HDRP中的贴花效果

上一篇 中介绍了在默认渲染管线中贴花效果的实现原理。
原本在默认管线中工作正常的Shader在导入到使用了HDRP的工程中后效果变的很错乱，大概是这样：

直观感觉应该是深度值的原因导致重建世界坐标时出现了错误，在用Frame Debug查看具体的渲染过程后发现深度图是这样的：

在HDRP中深度图的存储有点类似于一个mipmap的图集，里面存储了不同分辨率的多张深度图，所以使用 SAMPLE_DEPTH_TEXTURE 方法去获取深度值时得到的数据是错误的。那么现在面对问题就变成了 “如何在HDRP中正确的获得深度值”。这个 提问 里也遇到了同样的问题，回答中的解决方案是使用 ShaderVariables.hlsl 文件中的 SampleCameraDepth 方法，于是我就按照这个方法去做了，在Shader中引用了这个hlsl文件，

HLSLINCLUDE
#include "Packages/com.unity.render-pipelines.high-definition/Runtime/ShaderLibrary/ShaderVariables.hlsl"
ENDHLSL

在frag中增加了 float depth = SampleCameraDepth(uv);，然后出现报错：
把pass中的CGPROGRAM 和 ENDCG 替换成 HLSLPROGRAM 和 ENDHLSL，报错变成了：

按照报错提示又修改了UnityShaderUtilities.cginc文件中的宏，这次又报错：

连 fixed4 类型都要未识别了？？到此我觉着应该是走错了方向，如何在HLSLPROGRAM和ENDHLSL中正确的写代码可能是另一个话题了。而在Shader中如何使用.hlsl文件中的方法，或者更具体的在HDRP中怎么获取深度值，还需要再继续研究下，目前搜了一大堆文章和网页并没有确切的答案。既然使用自己编写的Shader实现贴花这条路卡住了，那么现在应该换一种方式，即使用Unity HDRP中自带的贴花组件，Decal Projector Component。

HDRP自带的贴花组件

HDRP中新增的贴花组件让贴花效果的实现变的非常方便，新建一个空物体，然后把 Decal Projector Component 组件添加到物体上，指定上贴花图案就可以显示出贴花，还可以使用法线图使贴花产生凹凸感，使用遮罩图用来控制法线生效的区域。

DBufferRender

在Frame Debug中查看渲染过程，发现Decal的渲染在 DBufferRender 中进行，最终显示到屏幕上的每个Decal都会对应在 DBufferRender 对应一个 Draw Mesh 事件，其使用的Shader是 HDRenderPipeline/Decal，使用的pass是 DBufferProjector_S，

该pass也用到了_CameraDepthTexture，为了搞清楚这个Shader是怎么成功获取深度值的，我查看了 HDRenderPipeline/Decal 的代码，在跳转了一系列文件后终于找到了对应的vert 和 frag方法，都在 ShaderPassDBuffer.hlsl 文件中。

void Frag(  PackedVaryingsToPS packedInput,
            OUTPUT_DBUFFER(outDBuffer)
            )
{
    FragInputs input = UnpackVaryingsMeshToFragInputs(packedInput.vmesh);
	DecalSurfaceData surfaceData;

#if (SHADERPASS == SHADERPASS_DBUFFER_PROJECTOR)
	float depth = LOAD_TEXTURE2D(_CameraDepthTexture, input.positionSS.xy).x;
	PositionInputs posInput = GetPositionInput_Stereo(input.positionSS.xy, _ScreenSize.zw, depth, UNITY_MATRIX_I_VP, UNITY_MATRIX_V, unity_StereoEyeIndex);
    // Transform from relative world space to decal space (DS) to clip the decal
    float3 positionDS = TransformWorldToObject(posInput.positionWS);
    positionDS = positionDS * float3(1.0, -1.0, 1.0) + float3(0.5, 0.5f, 0.5);
    clip(positionDS);       // clip negative value
    clip(1.0 - positionDS); // Clip value above one

    float4x4 normalToWorld = UNITY_ACCESS_INSTANCED_PROP(matrix, _NormalToWorld);
    GetSurfaceData(positionDS.xz, normalToWorld, surfaceData);
	// have to do explicit test since compiler behavior is not defined for RW resources and discard instructions
	if ((all(positionDS.xyz > 0.0f) && all(1.0f - positionDS.xyz > 0.0f)))
	{
#elif (SHADERPASS == SHADERPASS_DBUFFER_MESH)
	GetSurfaceData(input, surfaceData);
#endif
        uint oldVal = UnpackByte(_DecalHTile[input.positionSS.xy / 8]);
        oldVal |= surfaceData.HTileMask;
        _DecalHTile[input.positionSS.xy / 8] = PackByte(oldVal);

#if (SHADERPASS == SHADERPASS_DBUFFER_PROJECTOR)
    }
#endif

    ENCODE_INTO_DBUFFER(surfaceData, outDBuffer);
}

可以看到虽然使用的方法和一些宏变了，但是大致思路还是一样的，也是根据深度值还原世界坐标，再到模型空间坐标（这个方法里叫Decal Space，用 positionDS变量表示）。
float depth = LOAD_TEXTURE2D(_CameraDepthTexture, input.positionSS.xy).x; 这句话是用来获取深度值的，终于看到了在HLSL中获取深度的方法了，但是很遗憾我在自定义的Shader中使用这行代码时又发生了一系列目前还不能解决的报错，我的感觉是使用HLSL文件和常见的cginc文件的差异还是很大的，并不像想象的那么无缝衔接。

DBuffer Normal

在 DBufferRender 事件后面是 DBuffer Normal，其中只有一个 Draw Procedural 子事件，使用的Shader是 Hidden/HDRenderPipeline/Material/Decal/DecalNormalBuffer，同样的，查看Shader源码。


这个Shader文件还是比较友好的，少量的几个#include文件，vert和frag方法也都在当前文件里，而不是跳转到其他的包含文件中，vert方法中不是常规的 UnityObjectToClipPos 操作，而是获取 全屏三角形的顶点位置和纹理坐标，感觉像是一个屏幕后处理类似的操作，但是全屏的话不应该是两个三角形4个顶点吗，在Frame Debug中查看是3个顶点，这就有点搞不懂了。

frag中主要操作是：

1. 从GBuffer中获取法线信息
2. 把GBuffer的法线和贴花组件中指定的法线图的法线叠加一下，这样贴花的法线就可以影响物体表面的表现了
3. 最后把修改后的法线再Encode到GBuffer中

总结：

1. 在使用默认渲染管线的工程中，可以使用自定义的Shader来实现贴花
2. 在使用HDRP的工程中目前由于没能成功读取深度值，所以不能使用自定义Shader实现贴花。需要使用HDRP自带的 Decal Projector Component
3. 目前关于DBuffer相关的资料很少，基本没有查到什么可用的信息，建议可以通过查看SRP的源码，包括CoreRP，LWRP，HDRP中的C#代码，Shader文件以及HLSL文件，源码地址

参考链接：

https://blog.csdn.net/NotMz/article/details/78712346

https://forum.unity.com/threads/camera-depth-texture-sampling-with-2018-3-and-hdrp-4-x-mip-map-issue.594160/

https://forum.unity.com/threads/decodedepthnormal-linear01depth-lineareyedepth-explanations.608452/

https://forum.unity.com/threads/hdrp-how-to-render-anything-custom.592093/

https://docs.unity3d.com/Manual/SL-CameraDepthTexture.html

https://docs.unity3d.com/Manual/SL-DepthTextures.html

https://docs.unity3d.com/Manual/SL-DepthTextures.html

https://github.com/Unity-Technologies/ScriptableRenderPipeline

https://forum.unity.com/threads/accessing-depth-rendertexture-in-hdrp-and-pass-it-to-compute-shaders.539003/

https://docs.unity3d.com/Manual/SL-ShaderPrograms.html