【渲染流水线】[逐片元阶段]-[模版测试]以UnityURP为例

• 用于精确控制像素丢弃的逐片元操作，通过模板缓冲区（8位整数/像素）实现复杂遮罩效果。
  
• 支持8种比较函数和6种缓冲操作‌
  
• 当前模版操作，只能在Shader文件中书写操作，ShaderGraph中无法直接使用模版指令。
  

【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达

核心配置预览

• 核心配置所有配置列出（非全必要）：
  

1. Stencil {
2.     Ref 2 // 必要模版数值
3.     ReadMask 255
4.     WriteMask 255
5.     Comp Greater // 必要比较操作符
6.     Pass Replace // 必要通过后的操作
7.     Fail Keep
8.     ZFail DecrSat
9. }

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‌1. 核心配置命令‌

• Ref：设置参考值(0-255整数)，用于与模板缓冲区比较
  
• ReadMask：读取掩码(0-255)，按位与操作后比较（默认255）
  
• WriteMask：写入掩码(0-255)，控制可修改的缓冲区位（默认255）
  

‌2. 比较函数命令‌

Comp支持以下枚举值：

• Always/Never：始终通过/拒绝
  
• Less/Greater：小于/大于时通过
  
• Equal/NotEqual：等于/不等于时通过
  
• LessEqual/GreaterEqual：小于等于/大于等于时通过
  

‌3. 操作命令‌

Pass/Fail/ZFail支持的操作：

• Keep：保持原值
  
• Zero：置零
  
• Replace：用Ref值替换
  
• IncrSat/DecrSat：饱和增减（0/255边界）
  
• IncrWrap/DecrWrap：循环增减
  
• Invert：按位取反
  

模板测试具体过程‌

• ‌缓冲区初始化‌
  
  
  
  • 清除模板缓冲：GL.Clear(ClearBufferMask.StencilBufferBit)
    
  • 设置初始值：GL.StencilMask(0xFF)（默认全255）
    
  
  
• ‌测试阶段-逐片元‌
  1. plaintext
  2. if (片元模板值 [比较函数] 参考值) {
  3.     执行通过操作（如保留像素）
  4. } else {
  5.     执行失败操作（如丢弃像素）
  6. }

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• ‌缓冲更新‌
  
  
  
  • 根据测试结果修改模板缓冲值（可选）
    
  
  

‌比较函数（StencilFunc）‌

函数含义OpenGL常量Never永远不通过GL_NEVERAlways永远通过GL_ALWAYSLess模板值 < 参考值GL_LESSLEqual模板值 ≤ 参考值GL_LEQUALGreater模板值 > 参考值GL_GREATERGEqual模板值 ≥ 参考值GL_GEQUALEqual模板值 == 参考值GL_EQUALNotEqual模板值 != 参考值GL_NOTEQUAL‌缓冲操作（StencilOp）‌

操作组合含义Keep保持当前模板值不变（默认）Zero将模板值设为0Replace用参考值替换模板值Incr/IncrWrap模板值+1（超过255时，前者截断后者循环）Decr/DecrWrap模板值-1（低于0时，前者截断后者循环）Invert按位取反（~操作）示例1

• 遮罩区域shader
  

1. Shader "Custom/StencilMask" {
2.     SubShader {
3.         Tags { "Queue"="Geometry-1" } // 优先渲染
4.         ColorMask 0 // 不写入颜色
5.         ZWrite Off
7.         Stencil {
8.             Ref 1
9.             Comp Always
10.             Pass Replace // 将模板值设为1
11.         }
12.         Pass {} // 空Pass仅用于写入模板
13.     }
14. }

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• 物体模版测试shader，该Shader仅在模板值为1的区域内渲染物体。
  

1. Shader "Custom/StencilObject" {
2.     SubShader {
3.         Stencil {
4.             Ref 1
5.             Comp Equal // 仅渲染模板值=1的区域
6.             Pass Keep
7.         }
8.         Pass {
9.             // 正常着色代码...
10.         }
11.     }
12. }

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示例2 外轮廓描边

1. Shader "Custom/StencilOutline" {
2.     Properties {
3.         _MainTex ("Base Texture", 2D) = "white" {}
4.         _OutlineColor ("Outline Color", Color) = (1,0,0,1)
5.         _OutlineWidth ("Outline Width", Range(0, 0.1)) = 0.05
6.     }
8.     SubShader {
9.         Tags {
10.             "RenderPipeline"="UniversalRenderPipeline"
11.             "RenderType"="Opaque"
12.         }
14.         // Pass 1: 正常渲染角色并写入模板
15.         Pass {
16.             Name "Character"
17.             Tags
18.             {
19.                 "LightMode" = "UniversalForward"
20.             }
21.             Stencil {
22.                 Ref 1
23.                 Comp Always
24.                 Pass Replace
25.                 ZFail Keep
26.             }
28.             HLSLPROGRAM
29.             #pragma vertex vert
30.             #pragma fragment frag
31.             #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
33.             struct Attributes {
34.                 float4 positionOS : POSITION;
35.                 float2 uv : TEXCOORD0;
36.             };
38.             struct Varyings {
39.                 float4 positionCS : SV_POSITION;
40.                 float2 uv : TEXCOORD0;
41.             };
43.             TEXTURE2D(_MainTex);
44.             SAMPLER(sampler_MainTex);
46.             Varyings vert(Attributes IN) {
47.                 Varyings OUT;
48.                 OUT.positionCS = TransformObjectToHClip(IN.positionOS.xyz);
49.                 OUT.uv = IN.uv;
50.                 return OUT;
51.             }
53.             half4 frag(Varyings IN) : SV_Target {
54.                 return SAMPLE_TEXTURE2D(_MainTex, sampler_MainTex, IN.uv);
55.             }
56.             ENDHLSL
57.         }
59.         // Pass 2: 渲染轮廓
60.         Pass {
61.             Name "Outline"
62.             Cull Front
63.             Stencil {
64.                 Ref 1
65.                 Comp NotEqual
66.                 Pass Keep
67.             }
69.             HLSLPROGRAM
70.             #pragma vertex vert
71.             #pragma fragment frag
72.             #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
74.             struct Attributes {
75.                 float4 positionOS : POSITION;
76.                 float3 normalOS : NORMAL;
77.             };
79.             struct Varyings {
80.                 float4 positionCS : SV_POSITION;
81.             };
83.             CBUFFER_START(UnityPerMaterial)
84.                 float4 _OutlineColor;
85.                 float _OutlineWidth;
86.             CBUFFER_END
88.             Varyings vert(Attributes IN) {
89.                 Varyings OUT;
90.                 float3 posWS = TransformObjectToWorld(IN.positionOS.xyz * (1 + _OutlineWidth));
91.                 float3 normalWS = TransformObjectToWorldNormal(IN.normalOS);
92.                 // posWS += normalWS * _OutlineWidth; // 沿法线方向扩展
93.                 OUT.positionCS = TransformWorldToHClip(posWS);
94.                 return OUT;
95.             }
97.             half4 frag(Varyings IN) : SV_Target {
98.                 return _OutlineColor;
99.             }
100.             ENDHLSL
101.         }
102.     }
103. }

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【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达

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