Unity3D使用RenderCommand渲染外轮廓
发表于2018-07-24
外轮廓渲染方式
我这里所要介绍的外轮廓是使用模糊后处理实现的，不涉及到边缘查找或是顶点扩展这些，简单的说这种方式渲染外轮廓总共分三步：
1.用单色渲染目标物体到RT1上
2.对该RT1进行模糊处理得到RT2
3.将RT2中与RT1重合的像素抠掉，形成的外轮廓与原始图叠加，最终在原图上绘制出了目标物体的外轮廓。
这样绘制出的外轮廓形状比较均匀，薄厚易于调整（通过调整模糊程度），不会被遮挡住也可以同时作为被遮挡人形的渲染效果，之前玩儿风暴英雄感觉他的那个角色轮廓就是这么搞的。另外如果说不希望外轮廓透过遮挡物的话可以在第一步的时候使用Camera目标缓冲区的深度缓存，添加一点深度位移就可以保证RT1得到的只是目标物体未被遮挡的部分。
第二步与第三步都是简单的图像处理，在OnRenderImage消息响应方法中使用Unity3D提供的非常简便的Graphic.Blit接口就好了，我主要讲讲使用Unity5新提供的CommandBuffer对第一步的实现方法。
原来的做法
原来我做第一步的时候就是创建一个Camera，调用主摄像机的CopyFrom,修改一些设置再使用replacementShader来对目标物体进行单独的额外渲染，这有两点要求，一是目标物体有单独的layer，这样复制相机可以通过layermask对其进行筛选，第二就是针对该物体原有shader的RenderType写一个replacementShader。Camera的脚本如下：
[DisallowMultipleComponent]
[RequireComponent(typeof(Camera))]
public class CopyCamera : MonoBehaviour ｛
public LayerMask cullingMask;
public Shader replacementShader;
public Camera mainCamera;
protected virtual void Start()
｛
if (!mainCamera)
mainCamera = Camera.main;
if (!mainCamera)
return;
Camera camera = GetComponent<Camera>();
transform.parent = mainCamera.transform;
transform.localPosition = Vector3.zero;
transform.localRotation = Quaternion.identity;
camera.CopyFrom(mainCamera);
camera.clearFlags = CameraClearFlags.SolidColor;
camera.backgroundColor = Color.clear ;
camera.cullingMask = cullingMask.value;
camera.SetReplacementShader(replacementShader, null);
｝
｝
创建一个摄像机挂上这个脚步，运行时那个摄像机就会与原相机保持一致并使用replacementShader渲染指定layer的物体。可以直接在该摄像机下写后处理脚本，直接使用该摄像机的颜色缓存，或者为该摄像机指定一个renderTarget，将结果保存在一张RenderTexture上并在主摄像机的后处理逻辑中进行后面的步骤。
这种做法有几个问题，首先是需要额外创建出一个摄像机并对其进行管理，Camera本身属于Unity3D场景管理中比较重的对象，他的背后应该还涉及视锥切割，排序等一系列复杂的操作，对于仅需要绘制几个简单物体的操作来说太浪费计算资源了。另外需要绘制的对象需要有单独的层，如果本身已经由其他需要跟其他同类物体指定一个layer的话就不太方便操作了。最后渲染的第一步与后几步分开了，由于最终需要将结果输出到主摄像机上，这意味着两个摄像机上都有一些需要维护的脚本。
使用CommandBuffer
CommandBuffer算是一个渲染任务组，包含了完整的绘制指令，数据传输以及状态设定等，使用他可以让我们更灵活的控制渲染过程。直接上代码：
[RequireComponent(typeof(Camera))]
public class RenderBlurOutline : MonoBehaviour ｛
public int blurIterCount = 1;
public float blurScale = 1.0f;
public Shader outlineShader;
public Shader silhouetteShader;
public Renderer[] silhouettes;
public Color outlineColor = Color.red;
public Color OutlineColor
｛
get ｛ return outlineColor; ｝
set ｛ outlineColor = value; ｝
｝
Material outlineMaterial;
Material silhouetteMaterial;
Camera mCamera;
CommandBuffer renderCommand;
void Awake()
｛
outlineMaterial = new Material(outlineShader);
silhouetteMaterial = new Material(silhouetteShader);
renderCommand = new CommandBuffer();
renderCommand.name = "Render Solid Color Silhouette";
mCamera = GetComponent<Camera>();
｝
void OnEnable()
｛
//顺序将渲染任务加入renderCommand中
renderCommand.ClearRenderTarget(true, true, Color.clear);
for (int i = 0; i < silhouettes.Length; ++i)
｛
renderCommand.DrawRenderer(silhouettes[i], silhouetteMaterial);
｝
｝
void OnDisable()
｛
renderCommand.Clear();
｝
void OnDestroy()
｛
renderCommand.Clear();
｝
void OnRenderImage(RenderTexture src, RenderTexture dest)
｛
//1. Draw Solid Color Silhouette
silhouetteMaterial.SetColor("_Color", outlineColor);
RenderTexture mSolidSilhouette = RenderTexture.GetTemporary(Screen.width, Screen.height);
Graphics.SetRenderTarget(mSolidSilhouette);
Graphics.ExecuteCommandBuffer(renderCommand);
//2. Downscale 4x
RenderTexture mBlurSilhouette = RenderTexture.G
CommandBuffer提供了一系列高级渲染接口，包括参数设置SetXXX和绘制DrawRenderer/DrawMesh/Blit。在代码中，我在OnEnable中定义了CommandBuffer需要执行的渲染任务，在OnRenderImage中调用Graphic.ExcuteCommandBuffer来执行这一组定义好的渲染任务，将目标物体渲染到指定的RenderTarget上。查看一下FrameDebug（这个东西应该是新Unity里最好用的新功能了！尤其是对图像后处理这一块，定位渲染问题方便多了）
在RenderBlurOutline后处理渲染组中，首先执行了我定义的CommandBuffer“Render Solid Color Silhouette”，这个名字在CommandBuffer.name中定义。这组任务中执行了Clear，Draw Mesh，对应了我在创建CommandBuffer时的设置。然后执行了4步Draw GL分别对应代码OnRenderImage中执行的Graphic.Blit。
在定义渲染任务时，使用到的接口是DrawRenderer(Renderer, Material),这就相当于是使用replacementShader，使用一个新的材质去替代Renderer上原有的材质对其进行渲染，不过由于提供的是Material，这也就意味着可以通过Material去设置一些渲染参数，而无须使用全局的ShaderVariable。不过代码中我仍然是使用了RenderCommand.SetGlobalColor来进行颜色设置，这等同于正常的渲染中使用Shader.SetXX。
另外一个渲染接口是DrawMesh，与DrawRenderer不同的是你还要额外提供一个旋转矩阵，这个矩阵对应的是Unity shader中_Object2World变量，而DrawRenderer则无须设置，使用的就是该物体正常渲染时的转换矩阵。下面给出对应使用的shader代码：
Shader "Custom/SolidColor"
｛
SubShader
｛
Tags ｛ "RenderType"="Opaque" ｝
Pass
｛
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
struct v2f ｛
float4 pos : SV_POSITION;
｝;
v2f vert( appdata_base v ) ｛
v2f o;
float4 vec = mul(_Object2World, v.vertex);
o.pos = mul(UNITY_MATRIX_VP, vec);
return o;
｝
fixed4 g_SolidColor;
fixed4 frag(v2f i) : SV_Target ｛
return g_SolidColor;
｝
ENDCG
｝
｝
｝
这个shader很简单就是单色渲染，需要注意的就是vs中先乘了 _Object2World再乘以 UNITY_MATRIX_VP，我测试的时候发现MVP是不能直接用的，在OnPostRender或OnRenderImage中执行CommandBuffer均可保证UNITY_MATRIX_VP是有效的，但是在OnPreRender就不行了，Unity提供CommandBuffer接口主要目的应该是方便在Unity渲染流程的各个阶段方便的插入用户自定义的渲染任务，其渲染操作本身的执行在Graphic接口中均有对应的实现，除了OnPostRender、OnPreRender和OnRenderImage这几个摄像机渲染阶段外，还可以在OnWillRenderObject中调用。另外除了Graphics.ExcuteCommandBuffer外，Camera.AddCommandBuffer也可以对其进行执行。
最后给出Unity官方博客中对CommandBuffer的介绍，里面还给了示例工程，提供了另外几个CommandBuffer的使用方式。extending unity 5 render pipeline - command buffers
原文地址：http://blog.csdn.net/sparrowfc/article/details/44975287