Unity HDRP高清渲染管线 (上)——艺术家工作流

本文创作于 2019/11/24

写在前面

1. 这篇文章非常表层，几乎不会涉及原理
2. 旨在使毕设小队的美术或刚接触HDRP的人学会基本操作
3. 会从Assets空开始逐步搭建HDRP项目
4. 会对 Diffusion Profile 和 Volume Profile 进行一些说明
5. 会介绍 HDRP/Lit 以及其变种
6. 美术同学把Volume Component，Lit Material 玩熟是十分必要的，这几乎决定了游戏的画面表现
7. 时代变了，各位大爷

官方文档：High Definition Render Pipeline documentation 。当然，肯耐下心来读文档的人完全没必要在这里浪费时间。

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项目环境创建

创建一个HDRP工程

版本 2019.3.0b12 (最好一致或者更新)，模板 选择High Definition RP，创建
(各位最好下一个Unity Hub管理Unity版本)

项目模板自带一个演示项目；我觉得演示从无到有的过程很有必要；所以把Assets/ 目录下的资源全删了。
创建了几个空文件夹 和 一个Scene
现在我们得到了一个有扁平化主题的Unity 2018

切换管线

1. 创建一个 HDRP资产 Project页，在Assets目录下，Create→Rendering→High Definition Render Pipeline Asset
2. 设置可编程渲染管线 菜单栏 Editor→Project Settings→Graphics→ Scriptable Render Pipeline Setting，选择第一步创建的资产
3. 为管线设置默认配置 菜单栏 Window→Render Pipeline→HD Render Pepeline Wizard，Fix All
   
   这个工具挺方便的，但是它遗漏了环境光的配置，所以
4. 菜单栏 Window→Rendering→Lighting Settings，把工具帮你创建的配置文件Sky and FogSettings Profile赋给Environment Profile。

现在运行整个场景不会产生任何错误和警告了。文章在这里正式开始

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Volume Profile

什么是Volume Profile

HDRP使用了一个Volume框架，现在，先把这个框架简单的当做后处理框架。
这个后处理框架需要一个配置文件，这个配置文件就是 Volume Profile。

在场景中使用Volume

1. 在场景中新建一个空的GameObject，添加Volume组件
2. 在Assets下新建一个 Volume Profile，并赋给刚才Volume组件
   
3. 配置Volume，正如GameOjbect的命名，我们要使这个Volume对全局环境起到作用，为他添加重写。比如我添加了渐变天空和视觉环境。Type应该对应。Volume模式选择Global，则全局生效。
   
   这在HDRP中取代了 LightSetting 的 SkyBox；当然，选择HDRI Sky让能利用Cubemap映射。
4. 现在，我们再按照刚才的步骤新建一个"Volume GameObject"，为它建立并添加配置文件。随便添加一个效果，但是Volume Mode 设置为 Local。 并利用碰撞器控制效果的范围。
   
   当摄像机进入碰撞器范围的时候，该Volume会启动。也就是说，现在我们可以轻松地控制后处理的范围，而且自带过渡。更方便的是Volume组件支持TimeLine。

Volume框架的基本原理

虽然开头说好的没有原理，但不得不简单说一下。先有一个贡献值的概念，在场景运行的时候，HDRP会遍历场景中所有活动的Volume，并计算每个体积对当前画面的贡献值。
比如上图在Local范围外PostEffects对象的Volume贡献 = “0”，只有Environment的效果；
当 _CameraPos.xyz 在Collider 范围内时，PostEffectsVolume的贡献就会和当前Global的EnvironmentVolume的贡献值差值，得到最终Volume的值。

其它

• 还记得上文中修复工具为我们创建的那两个Volume Profile吗，那是Unity为我们新场景的默认Volume配置，你可以在Assets目录新建 HD Template Scene，打开它你会发现，它默认已经完成了我刚才的操作。我觉得演示从无到有的过程很重要。
• 一个场景中可以根据需要，创建多个Volume，一个Volume又可以有很多Effect，尽量为每一个Volume创建一个新的GameObject，并分组起好名字，便于管理。
• Volume组件自带非常多的效果，没办法大篇幅讲这个，请在项目中慢慢熟悉
  
• 你需要知道PostEffects的执行顺序，这对实现想要的效果有所帮助
  

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HDRP Shaders

我这个版本提供的9个内置HDRPShader。
在这里我主要讲三个， Lit，Decal，Unlit

Lit Shader

取代了Standerd Shader
Lit有6种类型，简单说一下

• 次表面散射，常用与皮肤或叶子
• 标准，最常用的，比如金属制品
• 各向异性，需要表现出各向异性高光的物体，比如丝绸
• 彩虹色，可以用来渲染彩虹金属，或气泡，昆虫翅膀，等薄膜干涉现象
• 镜面色，高反射物体可用，比如镜子
• 半透明，模拟半透明材质
  

这几种类型加起来属性挺多的，这里我说明一下最主要的几个属性

1. Base Map，主纹理，RGB存储颜色，Alpha通道用于剔除或混合，后面会有说明。
2. Mask Map，遮罩图，通道用途如下：
   
3. Detail Map，细节图，通道用途如下：
   
4. Normal Map，法线图，支持切线和模型空间。当然尽量和以前一样用切线空间
5. Alpha Clipping，裁剪剔除，Clip(BaseMap.a -Threshold)，即用Base Map的Alpha 和 阈值比大小控制剔除
6. Double Sided，双面渲染，可以选择给背面镜像法线方向，也可以反转。
   
7. Smoothness Remapping 和 Ambient Occlusion Remap，如果上面提到的 MaskMap不为空，那么就会出现这两个滑块。设定最大值和最小值，重新把MaskMap.a 映射到[0.0,1.0]；另一个把MaskMap.g 映射到[0.0,1.0]。可以用来微调。
8. 其他自发光什么的就不说了

Decal Shader

使用很简单，新建一个 GameObject，添加Decal Projector组件，添加材质，选择HDRP/Decal
投射对象需要勾选Receive Decals

支持设置层级，可以方便的做血迹，油渍等效果。

Unlit Shader

当物体不需要接收阴影和光照的时候可以用它。
比如灯管，可以与面积光，Bloom结合。比如我瞎摆了一下

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Diffusion Profile

上文中提到 Lit 支持半透明和次表面散射类型，但我们需要先配置Diffusion Profile。这里存储了它们的配置信息。

在Assets下 Create→Rendering→Diffusion Profile 创建配置文件

说一下主要的配置信息：

1. Scattering Distance，控制表面下传播的距离，影响透射的颜色。
2. Index of Refraction，折射率，比如眼睛大约1.41，具体值可查表 ior。
3. Subsurface Scattering only,决定了什么时候应用反射，散射前后都应用比较柔和。
4. Transmission Mode，这会涉及到透光率算法的变更，需要根据渲染目标的厚度选择。
5. Transmission tint，这个不是给SSS用的，这个专门是给半透明用的，指定半透明的透光色调。
6. 剩下的是厚度范围重映射，不说了

用类似玻璃，镜子等烂大街材质可以用Lit非常轻松地调出来。这年头破烂都没人捡了

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写在最后

这是一篇入门教程，我觉得读完大概能操作一番了
有什么比较重要没提到的，我会再补充
没时间写文章，除非有教学用途，计划中下篇是代码层的操作，毕竟已经支持Custom Pass了
未来也不会再写基于Legacy Pipeline的文章了，之后会偏向SRP
教学用途文章篇幅真tm长啊