【URP】Shader绘制棋盘格对比内置管线

以绘制棋盘格为例，对比内置管线和URP中的Shader异同。

【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达

异同简述

• 面板属性定义Properties一样的
• Tags主要区别在于RenderPipeline的声明
• 这里没涉及到的渲染命令也是一样的。
• 主要区别在Pass中使用CG还是HLSL
• 其中引用的内置变量的库不同，内置引用UnityCG.cginc，而URP中引用URP包中的core.hlsl
• 再有HLSL中定义变量 用静态缓冲宏定义包裹 ，CBUFFER_START(UnityPerMaterial)，CBUFFER_END。内置中直接定义变量。

内置渲染管线与URP的基本概念对比

‌内置渲染管线(Built-in Render Pipeline)

• Unity的默认渲染管线，采用固定架构设计
• 基于传统的前向渲染和延迟渲染模式，代码高度耦合
• 自定义选项有限，修改渲染流程需直接修改Unity源码
• 使用CG语言编写Shader，支持Standard Shader等内置着色器

‌通用渲染管线(URP)

• 基于可编程渲染管线(SRP)框架的模块化设计
• 核心逻辑通过C#脚本控制，如RenderPipeline和RenderPass
• 轻量且可扩展，专注于跨平台性能优化
• 使用HLSL语言编写Shader，支持Shader Graph可视化编辑

Shader的具体差异对比

对比维度	内置渲染管线	URP
‌编程语言‌	主要使用CG	主要使用HLSL
‌SubShader标签‌	无特殊要求	需添加"RenderPipeline"="UniversalPipeline"
‌光照处理‌	内置光照模型	基于物理渲染(PBS)系统
‌合批流程‌	传统合批	支持SRP Batcher
‌数据类型‌	支持fixed类型	仅支持half/float类型
‌着色器库‌	UnityCG.cginc	Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary
‌后处理支持‌	有限支持	更强大的后处理系统

Shader迁移到URP的步骤

‌基础修改‌

• 在SubShader的Tags中添加"RenderPipeline"="UniversalPipeline"
• 将CGPROGRAM/ENDCG替换为HLSLPROGRAM/ENDHLSL
• 替换包含文件：#include "UnityCG.cginc" → #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"

‌数据类型和函数调整‌

• 将fixed类型改为half或float
• 更新光照计算函数，使用URP提供的API
• 将属性定义在CBUFFER_START(UnityPerMaterial)块中以提高兼容性

‌使用迁移工具‌

• Unity官方提供Render Pipeline Converter工具
• 可自动转换大部分标准Shader
• 对于自定义Shader，需要手动调整

‌验证和优化‌

• 检查材质在URP下的渲染效果
• 优化性能，利用URP特性如SRP Batcher
• 测试不同平台的表现

迁移注意事项

‌不兼容功能处理‌

• 某些高级特效(如曲面细分)在URP中可能不支持
• 需要寻找替代方案或使用HDRP

‌性能优化‌

• URP更注重移动端性能，可减少不必要的计算
• 使用URP的批处理功能提高渲染效率

棋盘格Shader实现

内置Checkerboard.shader

Shader "Custom/Checkerboard"
{
    Properties
    {
        _GridSize ("Grid Size", Range(1, 100)) = 10
        _Color1 ("Color 1", Color) = (1,1,1,1)
        _Color2 ("Color 2", Color) = (0,0,0,1)
        _HighlightColor ("Highlight Color", Color) = (1,0,0,1)
        _HighlightCoord ("Highlight Coordinate", Vector) = (0,0,0,0)
    }

    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }

        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"

            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };

            struct v2f
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 vertex : SV_POSITION;
            };

            float _GridSize;
            fixed4 _Color1;
            fixed4 _Color2;
            fixed4 _HighlightColor;
            float2 _HighlightCoord;

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

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
                float2 gridPos = floor(i.uv);
                float pattern = fmod(gridPos.x + gridPos.y, 2.0);

                // 检查是否是高亮坐标
                if (gridPos.x == _HighlightCoord.x && gridPos.y == _HighlightCoord.y)
                {
                    return _HighlightColor;
                }

                return pattern < 1.0 ? _Color1 : _Color2;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

URP Checkerboard.shader

Shader "Universal Render Pipeline/Checkerboard"
{
    Properties
    {
        _GridSize("Grid Size", Float) = 10
        _Color1("Color 1", Color) = (1,1,1,1)
        _Color2("Color 2", Color) = (0,0,0,1)
        _HighlightColor("Highlight Color", Color) = (1,0,0,1)
        _HighlightCoord("Highlight Coordinate", Vector) = (0,0,0,0)
    }

    SubShader
    {
        Tags
        {
            "RenderType" = "Opaque"
            "RenderPipeline" = "UniversalPipeline"
        }

        Pass
        {
            HLSLPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"

            struct Attributes
            {
                float4 positionOS   : POSITION;
                float2 uv           : TEXCOORD0;
            };

            struct Varyings
            {
                float2 uv           : TEXCOORD0;
                float4 positionHCS  : SV_POSITION;
            };

            CBUFFER_START(UnityPerMaterial)
                float _GridSize;
                float4 _Color1;
                float4 _Color2;
                float4 _HighlightColor;
                float2 _HighlightCoord;
            CBUFFER_END

            Varyings vert(Attributes IN)
            {
                Varyings OUT;
                OUT.positionHCS = TransformObjectToHClip(IN.positionOS.xyz);
                OUT.uv = IN.uv * _GridSize;
                return OUT;
            }

            half4 frag(Varyings IN) : SV_Target
            {
                float2 gridPos = floor(IN.uv);
                float pattern = fmod(gridPos.x + gridPos.y, 2.0);

                if (gridPos.x == _HighlightCoord.x && gridPos.y == _HighlightCoord.y)
                {
                    return _HighlightColor;
                }

                return pattern < 1.0 ? _Color1 : _Color2;
            }
            ENDHLSL
        }
    }
}

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