当前位置：首页 > news >正文

【渲染流水线】[几何阶段]-[几何着色]以UnityURP为例

news 2025/8/10 14:16:21

【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达

前情提要

【渲染流水线】主线索引-从数据到图像以UnityURP为例-CSDN博客

可选阶段：几何着色器（Geometry Shader）‌允许自定义增加和创建新图元，唯一一个能自定义增加新图元的着色器。（部分平台支持，移动端很多不支持、apple的metal不支持）

（对渲染的探索是个持续不断完善的过程，记录这个过程将零散的内容整理起来，其中肯定会有理解偏差和问题，如果哪里有问题，欢迎在评论区探讨和指出）

‌作用‌

基于图元生成新几何体（如将点扩展为粒子），位于曲面细分后、光栅化前 ‌。
这是一个‌可选‌阶段。它在曲面细分着色器之后运行（或在顶点着色器之后，如果没有曲面细分）。它接收一个完整的图元（点、线或三角形，以及其所有顶点），可以输出零个、一个或多个修改过的或全新的图元（点、线、三角带）。‌

‌配置‌

Shader 中声明 #pragma geometry geom。

核心工作原理

数据处理流程：
- 输入阶段：接收完整图元数据（点/线/三角形及其邻接变体）的顶点数组
- 处理阶段：通过流输出对象动态修改几何数据，支持顶点增删改操作
- 输出阶段：使用Append()方法将新顶点写入流对象，RestartStrip()重置三角带
图元操作机制：
- 增删控制：通过maxvertexcount限制单次调用最大输出顶点数（建议值3-20个）
- 修改方式：在齐次裁剪空间重新计算顶点位置
- 分裂实现：例如将三角形拆分为多个子三角形时需重新计算法线

URP实现步骤

Shader基础结构：

hlsl
Shader "Custom/URPGeoShader" {Properties { _Extrude("Extrude", Float) = 0.1 }SubShader {Pass {HLSLPROGRAM#pragma vertex vert#pragma geometry geom#pragma fragment frag#include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"struct v2g {float4 posOS : TEXCOORD0;float3 normalOS : NORMAL;};struct g2f {float4 posCS : SV_POSITION;float3 normalWS : TEXCOORD0;};[maxvertexcount(6)]void geom(triangle v2g input[3], inout TriangleStream<g2f> stream) {// 几何处理逻辑}ENDHLSL}}
}

关键参数说明：
- PrimitiveType：支持point/line/triangle及其邻接类型
- Stream类型：PointStream/LineStream/TriangleStream三种输出流
- 性能优化：建议输出标量总数控制在20个以内

典型应用案例

模型细分：

hlsl
void geom(triangle v2g input[3], inout TriangleStream<g2f> stream) {float3 center = (input[0].posOS + input[1].posOS + input[2].posOS) / 3;for(int i=0; i<3; i++) {g2f o;o.posCS = UnityObjectToClipPos(center);stream.Append(o);o.posCS = UnityObjectToClipPos(input[i].posOS);stream.Append(o);o.posCS = UnityObjectToClipPos(input[(i+1)%3].posOS);stream.Append(o);stream.RestartStrip();}
}

轮廓线生成：

hlsl
[maxvertexcount(6)]
void geom(triangle v2g input[3], inout TriangleStream<g2f> stream) {// 原始三角形for(int i=0; i<3; i++) {g2f o;o.posCS = UnityObjectToClipPos(input[i].posOS);stream.Append(o);}stream.RestartStrip();// 外扩轮廓float extrude = _Extrude;for(int i=0; i<3; i++) {g2f o;float4 offset = float4(input[i].normalOS * extrude, 0);o.posCS = UnityObjectToClipPos(input[i].posOS + offset);stream.Append(o);}
}