最新上線的Unity 2019.3版本帶來了超過260項功能改進，其中的高清渲染管線(HDRP)功能可在高端遊戲主機和PC上解鎖高清精美畫質的無限潛能。

高清渲染管線在2019.3中經過驗證幾近純熟，帶來了全新的功能和藝術創作工具，可用於製作高保真圖像。

隨著HDRP 7.2.0版本的發佈，我們確定管線已有穩定的平臺支持和數據遷移路徑，已帶有成熟的調試工具、可拓展選項、各式藝術創作工具，以及適用於全平臺的可拓展設定。大家現在就可以正式使用起高清渲染管線了。

高清渲染管線的目標平臺是高端PC、Mac和遊戲主機（Xbox One和PlayStation 4），可製作高清晰度的逼真圖像。而在2019.3中的7.2.0版本中，HDRP已經由驗證。

管線的設計遵循三個原則：

1. 渲染基於真實物理。
2. 光照統一、連貫。
3. 功能獨立於渲染路徑工作。

基於真實物理的渲染依賴於三大關鍵：光照、材質和攝像機。光照和渲染之間應有物理性互動，並且在不同的光照條件下，兩者應該界限分明，這樣才能製作出連貫一致的光照效果。攝像機則負責解讀光照效果，將成果展示到屏幕上。

統一的光照，意味著場景中所有的對象和媒介都應該接收到同樣的光照，不透明、透明或體積材質之間不能有光照上的差別。連貫的光照意味著材質必須正確地與任何來源的光照相作用（比如反射探針、區域性光源等等），即使表面上有貼花（Decal）。這樣最終成果看起來才會連貫。

實時渲染使用了許多種渲染通道：延遲/前向渲染（Deferred/Forward），單通道/多通道渲染（Single Pass/Multi-Pass），以及圖塊/集群渲染（Tile/Cluster）。在遊戲開發中，我們所選的渲染路徑會決定可使用的功能。而在HDRP中，不論選擇的是哪種渲染路徑，都能使用整套的圖形功能。就是說，我們完全可以根據性能需求來選擇渲染路徑；性能將不再受到所選圖形功能的限制。

功能概覽

HDRP自帶一整套圖形功能，與內置渲染管線相比，它能克服更多的渲染挑戰。具體來說，該包在處理材質方面，有以下幾種高級功能：

受光著色器

• 次表面散射（Subsurface scattering，簡稱SSS）和半透明（Translucency）效果可模擬穿透或在表面的一塊區域內流動的光。可使用該效果製作有機材質，比如皮膚或植物葉片。
  
  
• 透明表層（Clear Coating）可模擬在標準圖層外覆蓋了一層又薄又透明表層的材質。可使用該效果製作如車面噴漆、汽水罐或上過釉的物體等多層次材質。

• 各向異性（Anisotropy）可模擬方向改變、性質也隨之改變的材質。此種表面隨著觀察角度的變化，其特徵也會改變。可使用該效果製作如磨損的金屬、鳥類絨毛或水晶這類具備各向異性的材質。
  
• 彩虹色（Iridescence）可模擬顏色隨角度改變而變化的材質。可使用該效果製作如肥皂泡、昆蟲翅膀或海洋貝殼的材質。

圖層（Layering）可用於在分層受光著色器（LayeredLit Shader）上添加至多4種材質，允許你將不同的材質疊加、糅合在一起，製作出逼真、多樣的圖像，適合在攝影測量工作流中使用。

織物著色器（Fabric Shader）可模擬逼真的衣物材質，適用於製作棉花、絲綢或綢緞材質。

頭髮著色器（Hair Shader）可模擬穿透或流動在髮絲中的光。著色器使用了改良後的Kajiya-Kay光照模型，耗能更少。

堆棧受光著色器（StackLit Shader）比普通受光著色器更注重圖像質量。該著色器能更精確地覆蓋上表面，並且允許同時使用各向異性、次表面散射、彩虹色和霧氣參數化等多個材質效果。

貼花著色器（Decal Shader）可將貼花貼到場景中的表面上，同時支持投影貼花和網格貼花。

資源包還支持以下高級光照效果：

物理光照單位。HDRP中所有的光照類型，以及天空和發光屬性，都使用物理光照單位來實現逼真的場景畫面。物理光照還能更輕易地實現一致的光照，改善綁定場景光照的工作流。支持的單位包括流明（lumen）、坎德拉（candela）、勒克斯（lux）、尼特（nit）和EV100，還能調整色溫。

面積光照（Area Light），比如方形光照、管形光照（只支持運行時）和圓盤形光照（只支持完全烘焙）。還有發光（emission），可模擬從一個表面向四面八方發光（只支持烘焙）的效果。

各式陰影，包括帶PCF過濾的陰影、帶PCSS過濾的層級陰影，和帶指數陰影貼圖的區域光陰影。此外，還可使用接觸陰影和微型陰影來進一步改善陰影效果。

霧氣可以在場景中製作出帶高度的全局指數霧氣，並且還可用體積光和局部霧氣來進一步提升效果。

屏幕空間光照（Screen space lighting）效果。真值環境光遮蔽（Ground Truth Ambient Occlusion，簡稱GTAO）和屏幕空間反射（Screen Space Reflection，簡稱SSR）是HDRP的標準效果。

全新的藝術創作功能可以讓藝術家擺脫現實物理法則的束縛，隨意地創作。光照圖層（Light Layers）可以讓光照隻影響特定的網格，而陰影圖層（Shadow Layers）則能讓網格只在特定光照下投出陰影。此外，我們還添加了半影和陰影色調的控制。

啞光陰影是不受光Shader Graph主節點中的一個模式。該模式可以讓著色器根據接收到的陰影數量來調整不透明度，還可以為陰影部分選擇一個特定的顏色，在不受光圖片或影像上製作出最終效果。

請注意HDRP並不支持Enlighten，我們將在2021.1發佈一個實時全局照明（GI）替代方案。

管線中有一個帶體積系統的內置後期處理效果。在後期處理中，你可以使用物理攝像機來控制諸如景深、曝光率等效果，攝像機自帶一套標準的物理設定（焦距、光圈等等）。此外，還有對比度自適應銳化（Contrast Adaptive Sharpen，簡稱CAS）可以倍化效果。最後，後期處理現在支持透明度alpha通道；不過，若想組合起alpha通道和景深這類特效，需要將顏色管線切換到float16 RGBA。

你可以在手冊中查看包內所有後期處理效果的概覽，以及效果的執行順序。

若想深入瞭解內置渲染管線和HDRP各自的特性，請查看我們的對比表。https://docs.unity3d.com/Packages/[email protected]/manual/Feature-Comparison.html

藝術家工具

正如上文所提到，HDRP構建在模擬真實物理渲染的基礎上，因此，製作得當的材質可以在任何光照條件下自然地與光相互作用。

Look Dev視圖可讓你快速地查看不同光照條件下的資源，此外它還有不同的視圖模式，方便查看材質的各個組成部分。

使用方法很簡單，先建立一個HDRI圖像庫，然後將資源或預製件載入視圖中就能查看資源了。你可以在視圖中切換查看不同圖像，也可以啟用調試視圖模式。或者，可以分屏查看，來比較不同的資源、光照條件或視圖模式。

除了Look Dev，還有背板（Backplate）功能。背板是HDRI天空的一種高級模式，製作出的幾何形可以用HDRI圖像的底部部分來繪製紋理，可以有邊緣漸隱效果，還能在不受光HDRI天空的基礎上渲染陰影貼圖。

在HDRP中，你還能使用Visual Effect Graph來製作高級視覺效果。Visual Effect Graph是我們新的節點式視覺效果製作工具，易用、靈活又強大。生成的視覺效果依賴GPU粒子，可完全利用GPU性能來模擬、展示大量的粒子效果。節點編輯的模式還允許特效的深度自定義，能將需要的屬性暴露給遊戲系統，用於互動。請在本博文中進一步瞭解Visual Effect Graph。

Shader Graph是我們另一個節點式著色器製作工具。在HDRP中，Shader Graph會有額外的功能可供使用（名稱一般以HD開頭）。你可以使用Shader Graph來覆蓋GI，編輯頂點法線和頂點切線、控制材質質量，或用並行的遮罩貼圖節點寫好深度偏移，用來渲染著色器。你可以使用失真、折射、次表面散射等等效果，也能使用頭髮（Hair）主節點或織物（Fabric）主節點來應用特定的HDRP光照模型。

HDRP包中含有一些示例內容，來展示功能特性的使用方法。包內帶有一個示例纖維著色器和頭髮著色器圖表、一個示例自定義天空、一些用於後期處理的紋理資源、一個與Shuriken兼容的粒子系統著色器，以及一套示例材質。

HDRP包中的示例內容：織物和頭髮著色器

最後，渲染管線調試功能可顯示延遲或前向渲染路徑中，透明和不透明材質的屬性。你可以選擇只顯示某些光照，比如只顯示漫射光照、只顯示鏡面光、只顯示陰影等等，還能覆寫整個場景的屬性，包括法線、反射率或平滑度。功能可以顯示運動矢量、深度緩存等等過渡用的渲染目標，可以運行於Unity編輯器和任何玩家平臺上（如PS4），是極具價值的創作工具。

材質捕捉（MatCap）模式可用一個簡單的環境紋理替換對象的材質和光照。該模式可用於快速遊覽、查看場景的大概，省去運行場景的麻煩。比如，你可以在該模式下編輯像洞穴內部這類黑暗的區域，在低光照時查看這些場景會比較困難。

HDRP具備可拓展性

HDRP含有許多渲染通道，要深挖所有的內容會比較困難，但有一種無需更改代碼就能添加新通道的方法。

自定義通道（Custom Passes）的主要用處是將特效或自定義節點插入到渲染循環中。你可以使用自定義通道訪問HDRP緩存的數據，在特定幀上進行修改。自定義通道使用與後期處理相同的體積系統，但也有一些限制（通過不能依靠Profile資源形式設置，不能加入插值）。自定義通道需要用C#腳本和自制著色器才能運作。

下方是使用自定義渲染通道實現的一個例子：

使用自定義通道製作的示例動畫效果

請在自定義通道說明文件中瞭解更多信息，也可以在這探索其他用通道製作出的特效。

自定義後期處理功能可以讓你製作自己的後期處理效果。功能的外觀與內置渲染管線Volume體積組件上的後期處理堆棧非常相似，屬於體積系統中的一部分，可以有效利用起系統的混合和覆蓋能力。在將自己的後期處理效果做成著色器後，你可以將著色器連接到體積組件上。

支持的平臺

• PC（Vulkan/DirectX 11）
• PC DX12預覽版（帶DirectX光線追蹤）
• Mac（Metal）
• PlayStation 4（基礎版和Pro版）
• Xbox One （Base, Scorpio and X）
• Oculus Rift和Rift S（Oculus XR Plugin、Windows 10、DirectX 11）
• Windows混合現實（Windows XR Plugin、Windows 10、DirectX 11）
• PlayStationVR
• Open VR*
  

備註：Valve正在為Unity 2019.3及之後版本開發OpenVR XR插件。

“經驗證”是什麼意思？

HDRP經過兩年的開發，根據大家的反饋添加了許多的功能特性。在這段時間中，部分支持光追的硬件商品價格變低，代碼也有了不小的進步。

7.2.0版的HDRP資源包現經驗證，已擁有穩定的性能、平臺支持和更新路線。項目數據和代碼可以安全地移植到未來的版本中，而我們將持續開發和拓展管線的各項功能特性。管線的說明文件在這裡。

同時，“經驗證”也意味著HDRP現已帶有成熟的測試工具、支持全平臺性能控制的可拓展設置、拓展性選項及其他創作者工具。更多信息詳見下方。

找到自己的HDRP之道

一直使用Unity的用戶應該知道HDRP與內置管線並不相同。藝術家和程序員們需要另學HDRP，因為管線有新的範式、藝術創作工具、設置系統、體積系統、著色器等等。要將內置管線上的Unity項目移植過去並不簡單，有時甚至需要重寫腳本、著色器，重新佈置光照和場景。

管線的發佈形式也有改變，它是一個資源包，需要用包管理器Package Manager來安裝、更新。我們建議使用與Unity程序相匹配的最新版本，新版中會修復許多的Bug。你可以在包管理器中查看管線的版本。

若想開始使用HDRP，請先查看這份說明文件。文件中包含了一些幫助指南，包括開始使用手冊，及內置管線或舊版HDRP項目的更新指南。

你也可以參看Unity團隊在Unite、GDC等大會上的演講。並且，我們最近上傳了Getting Started with HDRP（開始使用HDRP）和VR support in HDRP（HDRP的VR支持）視頻。或者，你也可以深入學習HDRP的架構（Unity高清渲染管線中統一的渲染）或者特效的製作方式（應用Burley實時歸一化漫射的屏幕空間次表面散射）。

為了幫助你正確地設置好項目（包括普通、VR、光線追蹤項目），我們提供有HDRP Wizard嚮導。你可以參照嚮導驗證自己的設置，改正不正確的部分，還能將內置項目轉化為HDRP項目，嚮導中還帶有一個HDRP場景預製件，用於創建新場景。

渲染管線嚮導

高清渲染管線的未來規劃

最後，7.2.0版的HDRP帶有預覽版的實時光線追蹤，我們將在另一博文中詳細介紹。我們會進一步開發光線追蹤技術。

高清渲染管線與通用渲染管線

HDRP不會替代或合併通用渲染管線。

HDRP帶來的是最尖端最優異的圖形圖像表現，是製作高端畫面的最佳選擇。與通用渲染管線相比，它更加複雜，平臺支持也比較有限。

通用渲染管線將成為未來Unity的默認渲染管線，可以實現“一次開發，到處部署”。它更加靈活，拓展性更強，與內置渲染管線相比，能產出性能、質量更高的圖像。

兩種管線互不相同，請根據自己項目的需要來選擇。

開始使用HDRP

目前我們正使用HDRP製作許多帶高端圖像的內容，既有遊戲，也有VR項目。我們甚至使用管線製作了日本辦公室的圖像，可以看到HDRP逼真寫實的畫面可以很好地應用到建築、工程和建造（AEC）領域。

你也可以看看示例項目：Fontainebleau 和The Spaceship。

若想學習更多HDRP的功能、學會用好HDRP，可以查看以下幾篇博文：

• 使用攝影製圖法旋轉平面創建資源
• 揭秘《Sherman》：使用Unity製作影視級光照效果
• 如何設置Unity高清渲染管線製作高端可視化內容

此外，您還可以加入Unity Connect HDRP高清渲染管線學習小組，找到志同道合小夥伴，輕鬆get海量資料，更有技術大咖不不定期現身答疑解惑。

https://connect.unity.com/g/unity-hdrp

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