应用阶段最后是CPU向GPU提交需要渲染的数据。通常数据会被复制到显存中，然后设置渲染参数，最后调用渲染接口。PC中是这样的，但是移动设备一般没有单独的显存。使用内存为GPU服务。他们使用同一内存地址。除非要读/写这段内存内容才会复制出一份调整CPU和GPU之间协作。
【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达
渲染状态：
- 一连串开关或方法，以及方法的地址指向（阶段中的各种可配置的阶段等都是在这里）。SetPassCall。例如是否开启混合、用哪个纹理、哪个顶点着色器、是否背面剔除等，在Unity中则是ShaderLab语法规则中规定的各种标签。
渲染指令：
- 调用具体渲染的对象。drawcall是一个渲染指令，这个指令仅指向一连串图元（点线面 网格拆分后的状态），并不会包含任何其他材质信息。每个状态前都伴随着一连串渲染状态设置，所以渲染命令队列中，渲染状态和渲染指令是交替出现。
渲染命令队列：
- 其中包含渲染状态、渲染指令的缓冲区。CPU向缓冲区放入指令，GPU执行指令。CPU发送渲染状态后，CPU需要控制总线将数据从内存搬运到显存，搬运过程耗费大量时间。drawcall多了后会导致大量内存搬运，运行速度下降。
打包数据
模型信息
模型数据主要从网格资源（Mesh）中获取，包含以下核心属性：
- 顶点坐标描述模型局部空间的顶点位置坐标（x, y, z）。
- 法线信息定义顶点朝向，用于光照计算和表面平滑度。
- UV信息二维纹理映射坐标（u, v），范围[0,1]，控制贴图在模型表面的分布。
- 切线向量与法线配合构建切线空间，用于法线贴图等高级渲染效果。
- 顶点颜色存储逐顶点颜色值，可用于特殊着色效果。
- 索引列表定义顶点连接顺序，优化绘制效率（减少重复顶点）
- 数据来源：
- 由建模工具（如Blender/Maya）导出时生成，随模型文件（.fbx/.obj）导入Unity。
- 程序化网格通过Mesh类API动态设置（如mesh.vertices, mesh.uv）
- 变换矩阵
矩阵数据由CPU计算并传递给GPU：
- 模型矩阵 Model Matrix（M） 模型局部坐标→世界坐标，由物体的Transform组件（位置/旋转/缩放）计算得出。
- 视图矩阵 View Matrix（V） 世界坐标→摄像机坐标，基于Camera组件的位姿（位置/朝向/上方向）生成。
- 计算原理：先逆平移（摄像机到原点），再逆旋转（对齐坐标轴）
- 投影矩阵 Projection Matrix（P） 摄像机坐标→齐次裁剪坐标，通过相机参数计算：
- 参数来源：FOV、近/远裁剪面、宽高比
- 透视投影（近大远小）或正交投影（等比例缩放）
- Field of View (FOV)：视角范围
- Near/Far Clipping Planes：近远裁剪平面
- Aspect Ratio：屏幕宽高比。
- MVP矩阵最终变换矩阵：MVP = P × V × M
- 计算主体与存储位置矩阵类型计算者存储位置（GPU端）访问方式（Shader）模型矩阵 (M) Transform组件 (CPU计算)unity_ObjectToWorldUNITY_MATRIX_M视图矩阵 (V) 摄像机组件 (CPU计算)unity_MatrixVUNITY_MATRIX_V投影矩阵 (P) 摄像机投影参数 (CPU计算)unity_MatrixPUNITY_MATRIX_PMVP矩阵 Shader运行时组合无独立存储mul(UNITY_MATRIX_VP, mul(UNITY_MATRIX_M, pos))
- 计算时机
- CPU端：每帧渲染前更新（物体Transform或摄像机移动时）。
- GPU端：通过UNITY_MATRIX_VP（视图投影矩阵）与UNITY_MATRIX_M（模型矩阵）在顶点着色器动态组合
- 优化机制
- URP预计算VP矩阵（视图投影联合矩阵），减少GPU计算量。
- 使用UnityObjectToClipPos内置函数直接完成MVP变换：
- hlsl
- float4 clipPos = UnityObjectToClipPos(v.vertex); // 内部实现：mul(UNITY_MATRIX_VP, mul(UNITY_MATRIX_M, v.vertex))
灯光、材质参数
- 灯光参数
- 光源属性：位置、颜色、强度、衰减等，源自场景中的Light组件。
- 阴影参数：阴影强度、分辨率，通过URP光源设置（如UniversalAdditionalLightData）配置。
- 材质数据
- Shader与材质属性：漫反射颜色、高光强度等，由Material实例定义。
- 纹理贴图：通过材质绑定（如_MainTex），从纹理资源加载。
数据传递流程：
应用阶段通过SetPassCall设置渲染状态（Shader/材质），并通过DrawCall提交图元列表
Batch：
- 把数据加载到显存，设置渲染状态，CPU调用GPU渲染的过程称之为一个Batch。
Unity URP渲染管线中的渲染状态和渲染命令的实现
一、渲染状态设置（SetPassCall）
- ScriptableRenderer类
- 位于UniversalRenderer.cs中，负责管理URP的默认渲染流程。
- 调用EnqueuePass方法将渲染Pass（如DrawObjectsPass）加入队列。
- CommandBuffer类
- 通过CommandBufferPool.Get获取实例，录制渲染指令。
- 关键方法：
- csharp
- cmd.SetRenderTarget()// 绑定渲染目标
- cmd.SetGlobalTexture()// 设置全局纹理
- cmd.SetViewProjectionMatrices()// 设置VP矩阵
- Material与Shader
- 材质状态通过Material.SetPass方法设置，触发底层SetPassCall。
- URP通过ShaderData类管理着色器变体（Variant）的切换。
二、图元提交（DrawCall）
- ScriptableRenderContext类
- 核心方法Submit提交所有录制的CommandBuffer到GPU。
- 调用链：
- csharp
- context.ExecuteCommandBuffer(cmd);// 执行指令
- context.DrawRenderers()// 触发DrawCall
- DrawingSettings与FilteringSettings
- 在DrawObjectsPass.Execute中配置：
- csharp
- var drawSettings = new DrawingSettings(...);// 指定Shader Pass和排序var filterSettings = new FilteringSettings(...);// 设置渲染队列和层级
- context.DrawRenderers(...);// 最终提交
- Graphics.DrawMesh
- 直接提交网格数据的备选API，绕过URP流程但效率较低。
三、关键脚本位置
功能脚本文件核心方法渲染流程控制UniversalRenderer.csAddRenderPasses, Execute指令录制CommandBuffer.csClear, DrawMesh, Blit材质状态管理Material.csSetPass, SetShaderPassEnabled数据提交ScriptableRenderContext.csSubmit, DrawRenderers四、执行流程示例
- csharp
- // 在ScriptableRenderPass中实现
- public override void Execute(ScriptableRenderContext context, ref RenderingData data) {
- CommandBuffer cmd = CommandBufferPool.Get("CustomPass");
- cmd.SetRenderTarget(...);// SetPassCall
- cmd.DrawMesh(...);// DrawCall
- context.ExecuteCommandBuffer(cmd);
- CommandBufferPool.Release(cmd);
- }
在Unity URP渲染管线的应用阶段，渲染命令队列包含一系列图形命令，主要用于调度和执⾏渲染操作，例如清除缓冲区、绘制几何体、设置材质和着色器参数、处理光源阴影，以及执行后处理效果。
这些命令通过ScriptableRenderContext接口进行管理，该接口作为C#代码与Unity底层图形引擎的桥梁，确保命令按序列化顺序提交GPU处理。队列内容包括：
- 缓冲区清除命令（如颜色缓冲和深度缓冲）。
- 几何体绘制命令（调用DrawMesh或DrawProcedural）。
- 状态设置命令（如设置视口、混合模式）。
- 阴影贴图生成命令（针对动态光源）。
- 后处理Pass（如抗锯齿或景深应用）。这些命令在每帧的渲染循环中被动态生成和执行，以支持前向渲染策略和性能优化。
URP中的渲染队列实现主要由ScriptableRenderPass类完成，它定义了Pass的执行顺序和具体渲染逻辑。具体脚本流程如下：
渲染队列管理：
- 渲染队列（如RenderQueueRange.opaque或RenderQueueRange.transparent）在ScriptableRenderPass的构造函数中指定，通过字段如renderPassEvent控制Pass的执行时机（例如在相机渲染前或后）。
- 例如，一个基本的Pass脚本会继承自ScriptableRenderPass，并在其Configure方法中设置队列优先级：这里，Execute方法包含具体命令队列的实现，使用CommandBuffer来录制命令（如cmd.ClearRenderTarget），并通过ScriptableRenderContext提交。
- csharp
- public class CustomRenderPass : ScriptableRenderPass
- {
- public override void Configure(CommandBuffer cmd, RenderTextureDescriptor cameraTextureDescriptor)
- {
- // 设置队列范围为不透明对象
- renderPassEvent = RenderPassEvent.BeforeRenderingOpaques;
- }
- public override void Execute(ScriptableRenderContext context, ref RenderingData renderingData)
- {
- // 执行命令，如绘制或清除
- CommandBuffer cmd = CommandBufferPool.Get();
- context.ExecuteCommandBuffer(cmd);
- CommandBufferPool.Release(cmd);
- }
- }
脚本集成：
- 在ScriptableRenderer（如UniversalRenderer）中，渲染队列通过m_ActiveRenderPassQueue列表管理。
- Setup阶段调用AddRenderPasses方法收集所有关联的ScriptableRenderPass实例（来自RendererFeature），并按事件顺序排序；Execute阶段遍历列表执行每个Pass的Execute方法。
- 例如，UniversalRenderPipeline.Render方法驱动整个流程：此脚本位于URP核心程序集（如UniversalRenderPipeline.cs），依赖于UniversalRenderPipelineAsset提供配置
- csharp
- protected override void Render(ScriptableRenderContext context, List<Camera> cameras)
- {
- // 排序相机并逐个处理foreach (var camera in cameras)
- {
- var renderer = cameraData.renderer;
- renderer.Execute(context, ref renderingData);// 执行Pass队列
- }
- }
一、状态读取与存储机制
ShaderLab解析阶段
- URP通过ShaderCompiler解析ShaderLab代码，将Cull、ZTest、Blend等指令转换为底层渲染状态标识符。
- 解析结果存储在ShaderData结构中，包含渲染状态变体（Variant）和材质属性。
GPU状态设置阶段
- 运行时由CommandBuffer录制指令（如cmd.SetRenderTarget、cmd.SetGlobalDepthBias），通过ScriptableRenderContext.Submit提交到GPU。
- 关键存储位置：
- 剔除模式：存于RenderStateBlock.cullMode，通过DrawingSettings传递给DrawRenderers调用。
- 深度测试/写入：通过DepthState结构（含ZWrite、ZTest）配置，最终写入GPU深度缓冲区。
- 混合模式：由BlendState管理（含BlendOp、SrcFactor等参数），绑定到渲染管线状态。
URP运行时管理
- UniversalRenderer在AddRenderPasses阶段收集所有Pass的渲染状态，合并到RenderStateBlock。
- 通过MaterialPropertyBlock动态覆盖材质属性（如运行时修改_ZWrite）。
二、关键脚本与调用链
功能脚本/类核心方法数据流向Shader解析ShaderCompilerCompileShaderShaderLab → ShaderData状态录制CommandBufferSetRenderStateCPU → GPU指令队列Pass执行DrawObjectsPassExecute通过DrawingSettings传递状态动态修改MaterialPropertyBlockSetFloat/SetInt运行时覆盖Shader参数三、使用示例（URP中动态修改深度测试）
- hlsl
- // ShaderLab中声明深度测试
- SubShader {
- Pass {
- ZWrite On
- ZTest LEqual
- }
- }
- 运行时读取：通过Material.GetInt("_ZWrite")获取状态。
- 动态修改：
- csharp
- var block = new MaterialPropertyBlock();
- block.SetInt("_ZWrite", 0);// 禁用深度写入
- renderer.SetPropertyBlock(block);
【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达
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