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2019
11-16

Unity3D研究院之使用SRP计算准确overdraw（一百零九）

最近在研究如何把overdraw统计成准确的数据值，让美术同学能直观的知道自己做的特效、场景、角色到底有多费，再加上好久没有写文章了，自己也有点心得今天就分享给大家并且希望可以后面一起讨论。

首先Unity的overdraw是不准确的，如下图所示，我们放两个不透明的物体，在SceneView切到overdraw菜单，居然产生了overdraw。

QQ20191116-204502

不透明物体会写深度，默认是从后往前画的。那么按照上面的例子是不可能产生overdraw的。原因是当切到overdraw模式下unity会强制（无论透明还是不透明）都用另一个overdraw的shader渲染，直接 Blend One One然后关闭深度写入，所以就会出现上面的错误结果。

不透明物体大部分情况下是不会产生overdraw的，除非是自己改了RenderQueue。比如后面（白色）的物体深度设置RenderQueue=1999，前面（红色）的物体深度设置2000，那么此时才会真正产生overdraw。如果两个（白色、红色）RenderQueue一样都等于默认值2000的话是不会产生overdraw的。

在说说透明物体、透明物体一般是不写深度的，而且透明物体遵守“画家算法”是从后向前画的，如果只渲染透明物体那么在切到overdraw页签时unity渲染出来的区域就是准确的。

回到文章考开篇，我想做的是统计特效、场景、角色的渲染，实际应用场景存在透明物体+不透明物体混合排列的情况，所以计算出准确的overdraw就更重要了，于是我想起了SRP可编程渲染管线。

我们首先需要准备2个画overdraw的shader，一个是给不透明物体用的（写深度），另一个是给透明物体用的（关闭写深度）

OverDraw/OverDraw-Queue

Shader "OverDraw/OverDraw-Queue"
{
	SubShader
	{
	  Tags { "RenderType" = "Transparent" "Queue" = "Transparent" }
      Fog { Mode Off }
      ZTest Always
      ZTest LEqual
      Blend One One
		Pass
		{
			CGPROGRAM
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag

			#include "UnityCG.cginc"

			struct appdata
			{
				float4 vertex : POSITION;
			};

			struct v2f
			{
				float4 vertex : SV_POSITION;
			};

			v2f vert(appdata v)
			{
				v2f o;
				o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
				return o;
			}

			fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
			{
				 return fixed4(0.1, 0.04, 0.02, 0);
			}
			ENDCG
		}
	}
}

OverDraw/OverDraw-Transparent

Shader "OverDraw/OverDraw-Transparent"
{
	SubShader
	{
	  Tags { "RenderType" = "Transparent" "Queue" = "Transparent" }
	  Fog { Mode Off }
	  ZWrite Off
	  ZTest Always
      ZTest LEqual
  	  Blend One One
      Cull Off 

		Pass
		{
			CGPROGRAM
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag

			#include "UnityCG.cginc"

			struct appdata
			{
				float4 vertex : POSITION;
			};

			struct v2f
			{
				float4 vertex : SV_POSITION;
			};

			v2f vert(appdata v)
			{
				v2f o;
				o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
				return o;
			}

			fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
			{
				 return fixed4(0.1, 0.04, 0.02, 0);
			}
			ENDCG
		}
	}
}

代码比较好理解就是 Blend One One 一层叠一层，然后fixed4(0.1, 0.04, 0.02, 0);就是那个看起来暗红色的颜色，如果blend多了就越来越红。

OverDrawRenderPipelineAsset.cs

using UnityEngine;
using UnityEngine.Rendering;

[CreateAssetMenu(menuName = "Rendering/OverDraw Render Pipeline")]
public class OverDrawRenderPipelineAsset : RenderPipelineAsset
{
    protected override RenderPipeline CreatePipeline()
    {
        return new OverDrawRenderPipeline();
    }
}

Create->Rendering->OverDraw Render Pipeline 创建一个自定义的渲染配置文件，如下图所示，将新创建的配置文件绑定到SRPSetting中。

QQ20191116-212126

OverDrawRenderPipeline.cs

using UnityEngine;
using UnityEngine.Rendering;

public class OverDrawRenderPipeline : RenderPipeline
{
    protected override void Render(ScriptableRenderContext context, Camera[] cameras)
    {
        foreach (Camera camera in cameras)
        {
            Render(context, camera);
        }
    }
    const string BUFF_NAME = "Render Camera";
    static CommandBuffer s_CommandBuffer = new CommandBuffer
    {
        name = BUFF_NAME
    };
    CullingResults cullingResults;

    static Material s_OverQueue = new Material(Shader.Find("OverDraw/OverDraw-Queue"));
    static Material s_OverTransparent = new Material(Shader.Find("OverDraw/OverDraw-Transparent"));

    //支持的ShaderTagID
    static ShaderTagId[] s_ShaderTagIds =
    {
        new ShaderTagId("SRPDefaultUnlit"),
        new ShaderTagId("Always"),
        new ShaderTagId("ForwardBase"),
        new ShaderTagId("PrepassBase"),
        new ShaderTagId("Vertex"),
        new ShaderTagId("VertexLMRGBM"),
        new ShaderTagId("VertexLM")
    };


    public void Render(ScriptableRenderContext context, Camera camera)
    {

        //处理裁切
        if (camera.TryGetCullingParameters(out ScriptableCullingParameters p))
        {
            cullingResults = context.Cull(ref p);
        }
        else
        {
            return;
        }
        context.SetupCameraProperties(camera);
        s_CommandBuffer.ClearRenderTarget(true, true, Color.clear);
        s_CommandBuffer.BeginSample(BUFF_NAME);
        context.ExecuteCommandBuffer(s_CommandBuffer);
        s_CommandBuffer.Clear();

        //排序设置-SortingCriteria.CommonOpaque表示默认不透明物体排序
        var sortingSettings = new SortingSettings(camera) { criteria = SortingCriteria.CommonOpaque};
        var drawingSettings = new DrawingSettings(s_ShaderTagIds[0], sortingSettings);
        var filteringSettings = new FilteringSettings(RenderQueueRange.opaque);
        for (int i = 1; i < s_ShaderTagIds.Length; i++)
        {
            drawingSettings.SetShaderPassName(i, s_ShaderTagIds[i]);
        }
        //开始绘制不透明物体，SceneView视图中还用物体自身的Shader
        if (camera.cameraType != CameraType.SceneView)
            drawingSettings.overrideMaterial = s_OverQueue;//换shader

        context.DrawRenderers(
            cullingResults, ref drawingSettings, ref filteringSettings
        );

        //排序设置-SortingCriteria.CommonTransparent表示默认透明物体排序
        sortingSettings = new SortingSettings(camera) { criteria = SortingCriteria.CommonTransparent};
        drawingSettings = new DrawingSettings(s_ShaderTagIds[0], sortingSettings);
        filteringSettings = new FilteringSettings(RenderQueueRange.transparent);
        for (int i = 1; i < s_ShaderTagIds.Length; i++)
        {
            drawingSettings.SetShaderPassName(i, s_ShaderTagIds[i]);
        }

        //开始绘制透明物体，SceneView视图中还用物体自身的Shader
        if (camera.cameraType != CameraType.SceneView)
            drawingSettings.overrideMaterial = s_OverTransparent;//换shader

        context.DrawRenderers(
            cullingResults, ref drawingSettings, ref filteringSettings
        );

        s_CommandBuffer.EndSample(BUFF_NAME);
        context.ExecuteCommandBuffer(s_CommandBuffer);
        s_CommandBuffer.Clear();
        context.Submit();

    }
    
}

OK,最后运行准确的overdraw已经统计完毕了。

QQ20191116-214240

现在还有2个问题

1.如何把准确的overdraw统计出来？

我的做法是做了一个全屏的RT（避免太卡还是要乘系数），分别取一张overdraw的图，在取一张不带overdraw的图，在遍历两张图的像素值就可以计算出来填充率了。

2.如果项目已经是lwrp、urp、hdrp、怎么处理呢？

其实也简单，就是两个做一个合并就可以了，也可以在创建一个新的SRPSetting，统计overdraw的时候动态覆盖到setting上面，统计完了在还原回来。

不管怎么说，这两个问题我会在下篇文章里好好讨论，我们下篇见！衷心的希望大家可以一起讨论。

最后编辑：
作者：雨松MOMO
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《Unity3D研究院之使用SRP计算准确overdraw（一百零九）》有 4 条评论

  1. 大超说：
    2020 年 9 月 18 日上午 11:22

    不透明物体是从前往后

    回复
  2. heigong说：
    2020 年 9 月 9 日下午 9:15

    不透明物体默认不是从前往后画的吗？

    回复
  3. gao说：
    2019 年 12 月 10 日上午 11:38

    请问下，有完整工程示例么？

    回复

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