ToonURP

Unity版本

• Unity 2022.3
• URP14

安装使用

0. 使用Unity 2022.3创建一个build-in的项目（因为之后要自行添加URP包）

1. 进入Unity项目的Packages文件夹

2. 运行（这一步是clone一个我略微修改的URP package）

git clone -b toon-urp https://github.com/Reuben-Sun/URP-Package.git

3. 运行（clone ToonURP）

git clone https://github.com/Reuben-Sun/ToonURP.git

如果你只打算使用ToonURP包，并不进行开发和查看历史记录，你可以使用浅克隆，以加速下载速度

git clone --depth 1 https://github.com/Reuben-Sun/ToonURP.git

4. 并拉新submodule（clone LWGUI）

cd ToonURP
git submodule update --init --recursive

5. 替换Render Pipeline Assets，使用Setting文件夹下的URP-HighFidelity.asset（或者使用自己的URP Asset）

URP 添加 RenderFeature的方式：在 Graphics Setting 中找到 Scriptable Render Pipeline Settings，点击找到对应的 RenderPipelineAsset，点击找到对应的 RendererAsset，点击 Add Render Feature

效果演示

角色

SSPR

Grass

基于Geometry shader

体积光

卡通水

开发计划

• 基础卡通材质

  • 二值CellShading
  • 多光源
  • 色散
  • SRP batcher

• 描边

  • 边缘检测描边

  • 法线外拓描边（考虑角色和场景使用两套描边）

    • 资产自动法线烘焙工具

• GT Tonemapping

• 高质量Bloom

• Rim

  • 菲涅尔
  • 深度

• 人物

  • 眼睛
    • 视差采样
    • 阴影
    • 透过头发
  • 眉毛
  • 头发
    • 更好的高光
  • 黑丝
  • 脸
    • SDF阴影
      • 传递角色脸部方向

• 几何着色器草

• 卡通面片草

  • HiZ剔除+Instance

• 卡通石头

  • 顶部覆盖植被

• 卡通水

  • 深度采样颜色渐变与法线扰动波纹
  • 焦散
  • 反射水面物体
  • 近海水花
  • 物体交互

• 卡通树

• 湿平面

  • SSPR

• 体积光

  • RayMatching
  • Blur
  • 时域优化

设计理念

可以参考ToonUnlit.shader的实现

每次当我写shader时，都会想一些问题：

• 我为什么要写 LitInput.hlsl？
• 我为什么要反复写 vertex 函数？
• 我能不能只定义一个.shader文件，就能使用URP中各种功能？

新增材质

参考 ToonRock.shader

复制ToonStandard.shader，并在新shader第一行重命名新shader的名称为Shader "ToonURP/ToonRock"

添加Feature栏，方便管理参数

// Feature
[Main(FeatureMode, _, off, off)] _FeatureGroup("Feature", float) = 0
[KWEnum(FeatureMode, SnowRock, _SNOWROCK, GrassRock, _GRASSROCK)] _EnumFeatureMode ("Feature", float) = 0

添加宏

#pragma shader_feature_local _SNOWROCK _GRASSROCK

修改PreProcessMaterial

void PreProcessMaterial(inout InputData inputData, inout ToonSurfaceData surfaceData, float2 uv){}

OK，Done！像这样的材质需求，写这么点代码才是正常的

新增 ShadingMode

参考 ToonWetPlane.shader，相较于新材质，这很显然更复杂

你想基于ToonStandard.shader新增一个材质Shader，首先要在_EnumShadingMode添加新的模式，并将默认值指向你新增的模式

[Main(ShadingMode, _, off, off)] _ShadingModeGroup("ShadingMode", float) = 0
[KWEnum(ShadingMode, CelShading, _CELLSHADING, PBRShading, _PBRSHADING)] _EnumShadingMode ("Mode", float) = 0

[Main(ShadingMode, _, off, off)] _ShadingModeGroup("ShadingMode", float) = 0
[KWEnum(ShadingMode, CelShading, _CELLSHADING, PBRShading, _PBRSHADING, WetPlane, _CUSTOMSHADING)] _EnumShadingMode ("Mode", float) = 2

并在宏中添加你的模式，注意新模式的宏名称必须为_CUSTOMSHADING

#pragma shader_feature_local _CELLSHADING _PBRSHADING

#pragma shader_feature_local _CELLSHADING _PBRSHADING _CUSTOMSHADING

除了编写PreProcessMaterial外，你需要额外定义一个CustomFragment函数，当你的模式为_CUSTOMSHADING时，会调用这个函数

float4 CustomFragment(InputData inputData, ToonSurfaceData toonSurfaceData, AdditionInputData additionInput){}

维持 SRP Batcher

有没有办法优化这部分？

为了维持SRP batcher，你需要管理CBUFFER_START(UnityPerMaterial)内的信息

有时（尤其是增加一个LightingMode时，比如SDF）你需要在ToonStandardInput.hlsl的CBUFFER_START(UnityPerMaterial)中添加一些参数，放心添加吧，你定义了不用也不会有太大的损失

你可以在FrameDebugger中验证你是否维持了其他材质是否维持了SRP batcher

参考

FernRP

UnityURP-MobileScreenSpacePlanarReflection

DanbaidongRP

ShaderLibrary