【渲染管线】UnityURP[渲染顺序]与[层级]

【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达

Unity的渲染顺序系统经历了从Built-in管线到可编程渲染管线(SRP)的演进。在传统Built-in管线中，渲染顺序主要由摄像机深度和材质RenderQueue决定，而URP(Universal Render Pipeline)作为SRP的一种实现，提供了更灵活可控的渲染顺序管理机制。

URP的前身是LWRP(轻量级渲染管线)，在Unity 2019中成为默认管线并更名为URP，它替代了原来的Built-in管线，引入了全新的渲染架构。URP的渲染主入口在UniversalRenderPipeline类，它继承自RenderPipeline，是整个渲染流程的关键类.

内置管线渲染顺序

内置管线主要依赖以下因素决定渲染顺序：

摄像机Depth值：深度小的先渲染
材质RenderQueue：数值小的先渲染
物体与摄像机的距离：近的物体先渲染(不透明物体)或后渲染(透明物体)

内置管线将渲染队列分为：

Opaque队列(RenderQueue<2500)：不透明物体
Transparent队列(RenderQueue≥2500)：透明物体

URP渲染顺序

URP在继承内置管线部分特性的基础上，引入了更多控制维度：

‌基础排序规则‌：

Camera Depth仍为最高优先级
新增Priority属性控制材质渲染顺序(值越小渲染越晚)
支持基于Sorting Layer和Order in Layer的分层渲染

‌多摄像机共存机制‌：

采用base-overlay模式，由base摄像机与多个overlay摄像机组成
overlay摄像机按Stack List中的顺序绘制

‌渲染队列处理‌：

当RenderQueue分别在[0-2500]和[2501-5000]时，按RenderQueue绘制，无视SortingLayer/OrderInLayer
- Unity Shader中的渲染顺序层主要通过渲染队列（RenderQueue）实现，每个队列对应一个索引号来控制物体的渲染优先级，索引值越小越优先渲染。‌
SubShader中Tags{ “Queue” = “Transparent”}

以下是Unity中主要的渲染顺序层及其索引号列表：
- Background: 1000（最早渲染，用于天空盒等背景物体）‌
- Geometry: 2000（用于大多数不透明物体，如默认着色器）‌
- AlphaTest: 2450（用于需要Alpha测试的物体，如透明裁剪植被）‌
- Transparent: 3000（用于半透明物体，如粒子或透明材质）‌
- Overlay: 4000（最后渲染，用于屏幕特效如光晕或GUI）‌
这些索引值的顺序确保了渲染效率，其中不透明队列（值 < 2500）通常从前向后渲染，而半透明队列（值 > 2500）从后向前渲染以避免视觉错误。

“Transparent+1”使用+1方式明确表示层级被优先渲染。
同队列范围内时，SortingLayer和OrderInLayer生效

‌视觉正确性‌

确保透明物体在不透明物体之后渲染，实现正确的混合效果

‌性能优化‌

通过合理排序减少overdraw(过度绘制)，提高渲染效率

‌艺术控制‌

允许美术师通过层级设置控制场景元素的显示优先级

‌多摄像机协作‌

支持UI摄像机与场景摄像机的分层渲染

‌平台适配‌

在移动设备上可通过调整渲染顺序优化性能

基础设置

‌通过材质Priority属性‌：

csharp
material.renderQueue = 2001;// 设置渲染队列
material.priority = -1;// 设置优先级(URP特有)

值越小渲染越晚

‌通过Sorting Layer和Order in Layer‌：
- 在Tags and Layers中定义Sorting Layer
- 设置Renderer的Sorting Layer和Order in Layer

高级控制

‌使用RenderObjects特性‌：

在URP Asset中添加Renderer Feature，通过Filter Settings控制特定对象的渲染顺序
‌多Pass渲染‌：
- 使用UniversalForward Pass进行主光照渲染
- 使用SRPDefaultUnlit Pass进行无光照渲染

‌动态修改URP设置‌：

csharp
var pipelineAsset = GraphicsSettings.renderPipelineAsset as UniversalRenderPipelineAsset;
pipelineAsset.supportsHDR = false;
pipelineAsset.msaaSampleCount = 4;

可动态调整管线参数影响整体渲染顺序

透明物体处理

‌着色器中设置‌：

shader
Tags { "RenderType"="Transparent" "Queue"="Transparent" }
Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha

确保透明物体正确混合

‌避免深度冲突‌：

通过调整物体位置或使用Offset因子解决透明物体间的深度问题

URP的渲染顺序系统相比内置管线提供了更精细的控制能力，开发者可以根据项目需求灵活调整渲染顺序，在保证视觉效果的同时优化性能