創造高清 3D 虛擬世界：Unity 引擎 HDRP 高清渲染管線實戰

楊棟

目前擔任Unity大中華區平台技術總監，負責管理技術講師團隊並參與Unity產品本地化等相關工作。
他擁有豐富的Unity開發經驗，致力於將Unity的技術推廣給廣大開發者。
有十餘年的Web端和移動端項目研發經驗，多年的海外生活與工作經驗，
曾參與完美世界北美分公司後台數據平台研發，並作為技術項目經理主導了完美世界海外手游SDK研發工作。

第1章　HDRP入門1
1.1　摘要 1
1.2　離線渲染和實時渲染 8
1.2.1　建模功能（ProBuilder、ProGrid和PolyBrush套件）8
1.2.2　Timeline（非線編工具）9
1.2.3　Cinemachine（智能攝像機系統）9
1.2.4　HD.Post.Processing.Effect（HDRP專用後期特效模塊）9
1.2.5　可視化著色器編程工具Shader.Graph 9
1.2.6　高級特效開發工具Visual.Effect.Graph 9
1.2.7　視頻和動畫輸出工具Unity.Recorder 9
1.2.8　HDRP針對不同材質的模擬10
1.3　在DCC軟件中準備模型資產 10
1.3.1　在DCC軟件中使用的尺寸單位要與Unity統一 10
1.3.2　只在需要的地方使用三角面11
1.3.3　紋理製作 11
1.3.4　支持FBX、USD和Alembic格式的資產導入11
1.3.5　Unity.Reflect支持導入Autodesk.Revit資產 11
1.4　Unity HDRP項目設置 12
1.4.1　創建一個基於高清渲染管線（HDRP）的Unity項目 12
1.4.2　通過示例項目了解HDRP相關的概念和模塊 16
1.5　學習渠道 52
1.6　本章總結 53

第2章　實現市政廳辦公室場景54
2.1　摘要 54
2.2　實戰項目詳解 55
2.2.1　使用Volume框架設置環境 58
2.2.2　添加屏幕後處理效果 62
2.2.3　添加光源、Light.Probe（光照探針）和Reflection.Probe（反射探針）64
2.2.4　烘焙光照貼圖 69
2.3　本章總結 74

第3章　HDRP配置文件和Volume框架詳解 75
3.1　摘要 75
3.2　HDRP配置文件（HDRP Asset）介紹 75
3.2.1　Frame.Settings（幀設置）75
3.2.2　Volume框架 77
3.2.3　針對不同平台使用不同的HDRP配置文件 94
3.3　Volume框架詳解 96
3.3.1　Exposure（曝光控制）99
3.3.2　Fog（霧效製作）110
3.3.3　Lighting（光照）121
3.3.4　Material（材質）121
3.3.5　Shadowing（陰影處理）122
3.3.6　Sky（天空）122
3.3.7　Post-processing（後處理）126
3.3.8　Ray.Tracing（實時光線追踪）126
3.3.9　Local.Volume（本地Volume）使用示例 126
3.4　本章總結 130

第4章　HDRP光照系統詳解 131
4.1　摘要 131
4.2　Sponza_Day_Lighting場景打光步驟解析 131
4.2.1　步驟1：啟用Scene.Settings.Volume 134
4.2.2　步驟2：啟用Directional.Light（平行光）136
4.2.3　步驟3：啟用Volume中的自動曝光控制138
4.2.4　步驟4：啟用所有燈籠模型和點光源139
4.2.5　步驟5：啟用場景中所有反射探針（Reflection.Probe）140
4.2.6　步驟6：啟用場景中的光照探針組（Light.Probe.Group）143
4.2.7　步驟7：完成整個場景的光照烘焙145
4.2.8　步驟8：增強間接光強度150
4.2.9　步驟9：處理陰影和環境光遮蔽154
4.2.10　步驟10：添加霧效 166
4.2.11　步驟11：畫面抗鋸齒處理168
4.2.12　步驟12：添加後處理Volume組件 171
4.3　Sponza_Night_Lighting場景打光步驟解析 173
4.3.1　修改Directional.Light設置173
4.3.2　修改Scene.Settings.Volume→HDRI.Sky設置174
4.3.3　修改Scene.Settings.Volume→Exposure（曝光）設置174
4.3.4　修改Scene.Settings.Volume→Fog（霧效）設置175
4.3.5　修改Scene.Settings.Volume→Contact.Shadow（接觸陰影）設置 175
4.3.6　修改Post.Processing.Volume→Color.Adjustment（顏色調整）設置 175
4.3.7　修改Post.Processing.Volume→White.Balance（白平衡）設置176
4.4　光源類型和模式 177
4.4.1　Unity中的光源類型有哪幾種 177
4.4.2　Unity中的光照單位200
4.4.3　如何製作和使用Light.Cookie為燈光添加更多細節201
4.4.4　光照相關的常見問題匯總204
4.5　光源分層 212
4.5.1　光源分層的作用 212
4.5.2　光源分層實例講解 212
4.6　使用光照探針 217
4.6.1　為什麼要使用光照探針 217
4.6.2　使用光照探針的基本步驟 218
4.6.3　Mesh.Renderer組件中的Probes選項詳解 223
4.6.4　如何使用Mesh.Renderer組件的Probes→Anchor.Override參數 227
4.6.5　如果打開了Lighting窗口中Debug.Settings中的All.Probes.No.Cells選項，但是在Scene窗口看不到光照探針如何處理 230
4.7　使用Reflection Probe為場景提供反射信息 231
4.7.1　Screen.Space.Reflection（屏幕空間反射）231
4.7.2　Reflection.Probe（反射探針）233
4.7.3　Sky.reflection（天空反射）242
4.8　陰影 242
4.8.1　陰影的種類和三種光照模式 242
4.8.2　兩種Shadowmask模式下的陰影表現 244
4.8.3　陰影的投射距離設置248
4.8.4　Distance.Shadowmask和Shadowmask兩種模式對性能的影響248
4.9　本章總結 .249

第5章　Lightmapping（光照烘焙）詳解250
5.1　摘要 .250
5.2　漸進式光照貼圖烘焙對場景中的模型有什麼要求 252
5.3　漸進式光照貼圖烘焙對硬件的要求是什麼？支持Unity的哪些渲染管線 257
5.4　進行漸進式光照貼圖烘焙時烘焙出來的是什麼 257
5.5　漸進式光照貼圖烘焙的CPU版本和GPU版本有什麼區別 261
5.6　光照貼圖烘焙界面參數詳解 261
5.7　不同顯卡對GPU版本的烘焙效率有什麼影響 275
5.8　相同場景使用CPU烘焙需要多長時間 279
5.9　為什麼GPU版本在烘焙的過程中，有時會自動切換成CPU版本 279
5.10　如何避免GPU烘焙自動切換成CPU烘焙 280
5.11　如何解決光照貼圖接縫問題 282
5.12　如何整體地查看光照貼圖的不同組成部分 283
5.13　如何查看場景中的模型在光照貼圖中的位置？
如何調整模型在光照貼圖中的佔比大小 284
5.14　本章總結 288

第6章　HDRP材質詳解 289
6.1　摘要 289
6.2　使用Lit著色器製作典型材質 290
6.2.1　木頭材質 290
6.2.2　冰箱材質 298
6.2.3　陶瓷材質 300
6.2.4　（普通）玻璃材質 306
6.2.5　（帶折射的）玻璃材質312
6.2.6　半透明材質和次表面散射材質317
6.2.7　自發光材質 327
6.2.8　Decal（貼花）的具體使用方法 330
6.3　渲染器和材質優先級 339
6.4　使用HDRP自帶的示例材質庫 340
6.4.1　金屬箔材質 342
6.4.2　肥皂泡材質 345
6.5　本章總結 348

第7章　Post.Processing後處理詳解 350
7.1　摘要 350
7.2　為場景添加後處理效果的步驟 351
7.3　後處理效果應用順序和效果組合 351
7.4　HDRP中的後處理效果 352
7.4.1　Tonemapping（色調映射）353
7.4.2　White.Balance（白平衡）354
7.4.3　Bloom（泛光）354
7.4.4　Film.Grain（膠片顆粒）356
7.4.5　Depth.of.Field（景深）357
7.4.6　Panini.Projection（帕尼尼投影）359
7.4.7　Lens.Distortion（鏡頭畸變）360
7.4.8　Motion.Blur（運動模糊）360
7.4.9　Chromatic.Aberration（色差）362
7.4.10　Vignette（暈映）363
7.4.11　Lift、Gamma和Gain（顏色分級）364
7.4.12　Channel.Mixer（通道混合）365
7.4.13　Color.Curve（顏色曲線）366
7.4.14　Color.Adjustment（顏色調整）367
7.4.15　Split.Toning（分離調色）368
7.4.16　Shadow、Midtones、Highlights（陰影、中間調、高光）369
7.5　本章總結 370

第8章　HDRP.Debug窗口介紹371
8.1　摘要 371
8.2　Material（材質）相關的Debug窗口 372
8.3　Lighting（光照）相關的Debug窗口 374
8.4　Camera（相機）相關的Debug窗口 376
8.5　MatCap顯示模式的使用方法 378
8.6　本章總結 380

第9章　HDRP在VR中的應用 381
9.1　摘要 381
9.2　HDRP VR支持的平台 381
9.2.1　系統要求 381
9.2.2　支持的平台 382
9.3　配置HDRP項目以支持VR 382
9.4　可以應用到VR中的HDRP功能 387
9.5　將市政廳辦公室場景轉換成HDRP VR 388
9.5.1　配置HDRP VR 388
9.5.2　配置XR.Plug-in.Management 388
9.5.3　添加XR.Interaction.Toolkit 388
9.5.4　創建XR.Rig、控制器和瞬移區域 389
9.5.5　創建轉向系統 395
9.5.6　創建可交互物體 396
9.5.7　構建項目到設備 397
9.6　在VR設備中進行Debug 398
9.7　本章總結 400

第10章　HDRP.Custom.Pass應用401
10.1　摘要 401
10.2　Custom Pass實例解析 401
10.2.1　實例講解1 402
10.2.2　實例講解2 407
10.3　如何查看Custom Pass的渲染階段 408
10.4　本章總結 409

第11章　HDRP實時光線追踪項目應用410
11.1　摘要 410
11.1.1　運行光追應用所需的軟硬件411
11.1.2　Unity光追功能在編輯器中的位置 411
11.2　配置HDRP光追項目 414
11.2.1　將普通HDRP項目升級到支持光追的HDRP項目414
11.2.2　進一步設置HDRP配置文件（HDRP.Asset）啟用相關的光追功能 417
11.2.3　在HDRP.Default.Settings界面啟用相機的Frame.Settings中的光追功能 421
11.2.4　在Scene窗口打開相機的抗鋸齒功能和啟用刷新設置 422
11.3　光追功能的使用方法 423
11.3.1　環境光遮蔽 424
11.3.2　屏幕空間反射 427
11.3.3　屏幕空間全局光 431
11.3.4　Light.Cluster的使用 433
11.3.5　屏幕空間陰影 439
11.3.6　次表面散射 443
11.3.7　遞歸式渲染 450
11.3.8　路徑追踪 453
11.4　本章總結 457
附錄A　基於物理的光照單位和參考數值（參考自Unity.HDRP官方文檔）458
附錄B　色溫（Color.Temperature）463
附錄C　在Unity中製作高質量的光照效果 464