【GTMF2018TOKYO】ScriptableRenderPipelineでアプリに最適な描画をしよう

ScriptableRenderPipelineでアプリに最適な描画をしよう
2018/7/13
講演者名黒河優介
所属団体 Unity Technologies Japan
肩書・役職 Developer Relation Engineer

• Unity RenderPipeline
• ScriptableRenderPipeline(SRP)
•

Opaque
→ Depth Test
Transparent
→

• Camera Depth
• Renderer sortingLayerName
• Renderer sortingOrder
• MeshRenderer sortingOrder
• Material.renderQueue

地面の部分は3つのオブジェクトを描画後に描画して、塗るピクセル数を
減らしてほしいが、一番最初に描画されてしまっています。

これはRendererのBoundingBoxの中心位置で手前・奥の判定を行っている
ため、地面が一番手前と判定されてしまっています。

まず最初に三つのオブジェクトが描画されて…

その後に地面が描画されることが理想形です。

このようにポイントライト3つ
あるシーンを描画する場合…

まず、ポイントライト適応前の状態を描画します

その後、ポイントライト一つ一つ当たった状態のオブ
ジェクトを描画して加算合成していきます。
そのため余計な描画負荷を伴います

ScriptableRenderPipeline(SRP)
• SRP
• LightWeightRenderPipeline(LWRP)
•

SRP
• Unity
SRP
•
•
• Shadow
•

SRP
// 描画時にコールバックされます。引数contextに対して描画命令を発行していきます
void OnRender(ScriptableRenderContext context, Camera[] cameras) {
foreach (var camera in cameras){
// まず Camera毎のShader のパラメーターセットアップして…
SetupShaderParams(camera);
// スクリプトで決めたルールでカリングをして…
var res = CullResults.Cull(ref cullingParams, context, ref cull);
// そしてカリングして得た Rendererを引数で指定したルールで描画します
context.DrawRenderers(res.visibleRenderers, ref settings, filterSettings);
}
}

SRP
1.RenderPipelineAsset/RenderPipeline
2. RenderPipelineAsset Asset
GraphicsSettings.renderPipelineAsset
3.Shader Renderpipeline
LightMode

1.
[ExecuteInEditMode]
public class MySRPAsset : RenderPipelineAsset{
protected override IRenderPipeline InternalCreatePipeline(){
return new MyScriptableRenderPipelineInstance();
}
}
public class MyScriptableRenderPipelineInstance : RenderPipeline{
// 描画のタイミングでコールバックされます
public override void Render(ScriptableRenderContext context, Camera[] cameras){
base.Render(context, cameras);
// 描画処理をここに書いていきます
}
}
}

2-1. GraphicsSettings
var instance = ScriptableObject.CreateInstance<MySRPAsset>();
AssetDatabase.CreateAsset(instance, "Assets/MyScriptableRenderPipeline.asset");
上記のようなEditor拡張で、独自のRenderPipelineAsset
のアセットを作成します

2-2. GraphicsSettings
先ほど作成したRenderPipelineAssetを指定します

3. Shader
RenderPipeline Renderer ShaderPassName
Pass
Shader Pass LightMode

SRP
Camera
ImageEffect
public class MyScriptableRenderPipelineInstance : RenderPipeline{
// 描画のタイミングでコールバックされます
public override void Render(ScriptableRenderContext context, Camera[] cameras){
base.Render(context, cameras);
// 描画処理をここに書いていきます
}
// ImageEffect等の実装はココで実行されるようにする等が必要です
}
}

SRP
Surface Shader
SRP vertex shader / fragment shader
2018.1 ShaderGraph Shader

LightWeightRenderPipeline(LWRP)
SRP 0
Unity
LightWeithRenderPipeline(LWRP)
HDRenderPipeline(HDRP)

Unity (Built-In) RenderPipeline
LWRP URL
https://blogs.unity3d.com/jp/2018/02/21/the-lightweight-render-
pipeline-optimizing-real-time-performance/

標準のレンダリングパイプラインで問題だったポイントライトの加算問題も
LWRPでは起こりません。ピクセルシェーダー側でキチンとポイントライトを
扱い1パスで描画されます

LWRP
• PackageManager
•
• github
•
https://github.com/Unity-Technologies/ScriptableRenderPipeline

PackageManager LWRP
LightweightRenderPipelineをInstall
するだけです

LWRP
• Shader LWRP
• Unity Shader Material
Editor

LWRP
• Shader LWRP
• LightMode LightweightForward
• ShadowMapTexture
Shadow
参考URL
https://connect.unity.com/p/lightweightrenderpipelinexiang-kenishaderwoshu-itemita

LWRP
• LightWeightRenderPipeline
• PostProcessingStack v2
• ShaderGraph
• Core RP

• [ShaderIncludePath]
• Stripping scriptable shader variants(2018.2 )
• SRP Batcher

[ShaderIncludePath]
• Unity Shader include
• Assets or

[ShaderIncludePath]
public class ShaderIncludePathSetting{
[ShaderIncludePath]
public static string[] GetPaths(){
return new[]{
"Assets/SRP/Core/",
"Assets/SRP/LightWeightPipeline/",
};
}
} Shader内のincludeをコチラからの相対パスで
指定できるようになります。

[ShaderIncludePath]
• Github LWRP
Shader ShaderIncludePath

Stripping scriptable shader variants
• Shader variants Shader
•
•
参考URL
https://blogs.unity3d.com/2018/05/14/stripping-scriptable-shader-variants/

LWRP
• LWRP 2.0
• LWRP 2.x Unity2018.1
• LWRP 2.0 Renderpipeline

SRP Batcher
• CPU
• Shader
• GPU
• 5
• DirectX11/Metal Experimental
2018.3 Vulkan Experimental

SRP Batcher
GraphicsSettings.useScriptableRenderPipelineBatching= true;
※LWRP/HDRP Unity CBuffer

SRP Batcher
DrawCall CPU
GPU
Material ConstantBuffer
Material CPU

SRP Batcher (RenderDoc )
SRP Batcher有効時 SRP Batcher無効時

ドローコール数や順番はSRP Batcherの有無で
は変わっていません。

実際に描画する前に行うShaderパラメーター
のセット周りの処理が異なっています

• 0 RenderPipeline
• LWRP RenderPipeline

キャラクターは板ポリゴンに
スプライトを貼っただけ

RenderPipeline …
Transparentは奥から手前を
遵守します

RenderPipeline …
Materialの切り替えを都度しな
がら奥から手前へ描画します

RenderPipeline …
そのため、描画するのに非常に多くの
Material切り替えが発生しました

…
var pass = new ShaderPassName("BasicPass");
var settings = new DrawRendererSettings(camera, pass);
var filterSettings = new FilterRenderersSettings(true){
renderQueueRange = RenderQueueRange.transparent,
};
context.DrawRenderers(cull.visibleRenderers,
ref settings,
filterSettings);

…
};
ref settings,
filterSettings);
描画する時のShaderのPass名
を指定できます

…
};
ref settings,
filterSettings);
描画する時のソート順を指
定できます

…
};
ref settings,
filterSettings);
描画する対象のオブジェクトの
Opaque・Transparent等を指定
できます。

…
};
ref settings,
filterSettings);
Layer単位で描画するオブジェクト
を切り替えられます。

SubShader{
Tags { "Queue"="Transparent" "RenderType"="Transparent"}
// Z Pre-Pass
Pass{
Tags { "LightMode" = "ZPrepass"}
ZWrite On
ColorMask 0
//...実際の処理
}
// 実際の描画用のパス
Pass{
ZWrite Off
ZTest Equal
Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
//...実際の処理
}
}

Depth
αが一定値以下の場合はdiscard
して描画を行うShader Pass
「ZPrepass」で一旦キャラク
ターを描画します。
※Z Bufferの様子です

その後床を描画します

キャラクターを通常のShaderPassで描画します。
この時、マテリアル切り替えを最小に抑える順番になるように
sorting.flagに「SortFlags.OptimizeStateChanges」を指定します

最後に影を描画します

Z BufferのZ値と一致した部分のピクセルでない
と、Zテストを通らず、ピクセルが塗られないた
め絵が破綻しません

LWRP
背景からキャラクター。
キャラクターから背景への影
はリアルタイムShadowで、他
は焼いたShadowです。

LWRP
わかりやすくするため、
リアルタイムのShadowのみ青
くしました。

…
Shadow
→
Shadow
→
→
→

LWRP …
焼いたShadowの上からリアル
タイムのShadowも描いてしま
います

LWRP …
それを防ごうとすると、
キャラクターへのShadowが
なくなってしまいます

始めにキャラクターだけの
ShadowMapを生成します

キャラクターだけのShadowMapを
適応して背景を描きます

キャラクターだけのShadowMapに
背景オブジェクトも描き足します。

最後にキャラクターを描画します。

// 描画時にコールバックされます。引数contextに対して描画命令を発行していきます
void OnRender(ScriptableRenderContext context, Camera[] cameras) {
// 「Chara」レイヤーだけ先にShadowを処理します
ShadowPass( 1 << Layers.Chara);
// 「Chara」レイヤー以外のオブジェクトをレンダリングします
DrawObjects( ~( 1<< Layers.Chara) );
// 「Chara」レイヤー以外のShadowを処理します
ShadowPass( ~( 1 << Layers.Chara) );
// 「Chara」レイヤーのオブジェクトだけをレンダリングします
DrawObjects( 1<< Layers.Chara );
}
}

通常では、SelfShadowが発
生してしまいます
今回の特殊パスを用いれば、
キャラクターのSelfShadowのみオフ
に出来ます

ScriptableRenderPipeline
•
•
• Shadow
• Unity LWRP

Appendix
0
https://github.com/wotakuro/CustomScriptRenderPipelineTest
LWRP
https://github.com/wotakuro/MixedShadowSample
SRP
https://connect.unity.com/u/5768a3b332b306001aaf2d1f

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