【Unity】SRP (Scriptable Render Pipeline) 入門①

SRPとは？

Unityではプログラマが作業をしなくてもレンダリングしてくれますが、既存の描画フローを変更することができません。細かい部分まで突き詰めようとすると、Unity既存の描画フローを使わずに自作したくなります。それを可能とするのがSRP(Scriptable Render Pipeline)です。

SRPは、レンダーパイプラインの各機能をモジュール単位で分割し、それぞれをC#経由で呼び出せるようにしました。ユーザーはそれぞれの機能を呼び出すC#コードを記述することで、任意のレンダーパイプラインを実装できます。

とはいえ、SRPを使ってゼロからレンダーパイプラインを実装するのは膨大なコストがかかります。 UnityではSRPをベースに実装したURP(Universal Render Pipeline)とHDRP(High Definition Render Pipeline)が用意されています。

URP(Universal Render Pipeline)

モバイルゲームからハイエンドコンソールゲームまでを対象にした、汎用的に利用可能なパイプラインです。様々なプラットフォームで、汎用的に利用可能なものとして、開発されており、従来のレンダーパイプラインよりも、クオリティが向上し、軽量化もされています。将来的には既存のレンダーパイプラインから代替される予定です。

HDRP(High Definition Render Pipeline)

コンシューマ機やPCなど、ハイエンド環境での利用を想定していて、コンピュートシェーダーを用いた高度な演算により、高い精度と表現力を持つ描画を実現します。

画面を塗りつぶすだけのSRP

PackageManagerからCore RP Libraryをインストールしておいてください。 f:id:Ny_Program:20210613171622p:plain

手順

RenderPipelineとRenderPipelineAssetを継承した独自クラスを実装します。
RenderPipelineAssetを軽装したクラスのAssetを作成し、GraphicsSetting.renderPipelineAssetにセットする。

RenderPipeline

Experimental.Rendering.RenderPipeline - Unity スクリプトリファレンス

abstractクラスでRender関数をoverrideする必要があります。この関数内で描画処理を行います。

protected abstract void Render(ScriptableRenderContext context, Camera[] cameras);

RenderPipelineAsset

Rendering.RenderPipelineAsset - Unity スクリプトリファレンス

ScriptableObjectを継承しているので、ScriptableObject化してアセットとして保存できるようになっています。また、RenderPipelineで使用する設定値などを保持しておくこともできます。 abstractクラスでCreatePipeliner関数をoverrideする必要があります。

protected abstract RenderPipeline CreatePipeline();

今回実装したコードはこちらにです。

using UnityEngine;
using UnityEngine.Rendering;
// 忘れないように
using UnityEngine.Experimental.Rendering;

// スクリプトを Edit モードで実行
[ExecuteInEditMode]
// RenderPipelineAssetを継承
public class BasicAssetPipe : RenderPipelineAsset
{
    public Color clearColor = Color.green;

    protected override RenderPipeline CreatePipeline()
    {
       return new BasicPipeInstance(clearColor);
    }

    #if UNITY_EDITOR
    [UnityEditor.MenuItem("SRP-Demo/01 - Create Basic Asset Pipeline")]
    static void CraeteBasicAssetPipeline()
    {
        // このクラスのインスタンスを作成
        var instance = ScriptableObject.CreateInstance<BasicAssetPipe>();
        // アセット化
        UnityEditor.AssetDatabase.CreateAsset(instance, "Assets/Shader/SRP/1-BasicAssetPipe.asset");
    }
#endif
}

// RenderPipelineを継承
public class BasicPipeInstance : RenderPipeline
{
    private Color m_ClearColor = Color.black;

    public BasicPipeInstance(Color clearColor)
    {
        m_ClearColor = clearColor;
    }

    /// <summary>
    /// 描画処理
    /// </summary>
    protected override void Render(ScriptableRenderContext context, Camera[] cameras)
    {
        var cmd = new CommandBuffer();
        // レンダーターゲットを設定した色で塗りつぶす
        cmd.ClearRenderTarget(true, true, m_ClearColor);
        // コマンドバッファを即時実行
        context.ExecuteCommandBuffer(cmd);
        cmd.Release();
        // スケジュールされたすべてのコマンドをレンダリングループに送信して実行します。
        context.Submit();
    }
}

    [UnityEditor.MenuItem("SRP-Demo/01 - Create Basic Asset Pipeline")]
    static void CraeteBasicAssetPipeline()
    {
        // このクラスのインスタンスを作成
        var instance = ScriptableObject.CreateInstance<BasicAssetPipe>();
        // アセット化(引数は任意のpathを指定してください)
        UnityEditor.AssetDatabase.CreateAsset(instance, "Assets/Shader/SRP/1-BasicAssetPipe.asset");
    }

実装したSRPを適用

UnityEditor.MenuItemを使うと下の画像のようにメニューからこの関数を呼び出せるようになります。 f:id:Ny_Program:20210613172812p:plain

01 - Create Basic Asset Pipelineを押下すると BasicAssetPipeがAsset化されます。 f:id:Ny_Program:20210613175706p:plain

Edit>ProjectSettings>GraphicsSettingsを開きます。 Scriptable Render Pipeline Settingsの項目にBasicAssetPipeをドラッグ&ドロップすることで実装したSRPが有効になります。 f:id:Ny_Program:20210613175800p:plain

    public Color clearColor = Color.green;
    protected override RenderPipeline CreatePipeline()
    {
       return new BasicPipeInstance(clearColor);
    }

変数clearColorの値はBasicAssetPipeのInspectorから設定できます。 BasicPipeInstancを生成しつつ、ClearColorを渡しています。 f:id:Ny_Program:20210613181206p:plain

   protected override void Render(ScriptableRenderContext context, Camera[] cameras)
    {
        var cmd = new CommandBuffer();
        // レンダーターゲットを設定した色で塗りつぶす
        cmd.ClearRenderTarget(true, true, m_ClearColor);
        // コマンドバッファを即時実行
        context.ExecuteCommandBuffer(cmd);
        cmd.Release();
        // スケジュールされたすべてのコマンドをレンダリングループに送信して実行します。
        context.Submit();
    }

Render関数では描画をするためのコマンド等を持つScriptableRenderContextとシーンに配置されているCameraの配列が渡されます。今回はコマンドバッファーを使ってレンダーターゲットをBasicAssetPipeから受け取った色で上書きします。

描画結果はこんな感じです。 f:id:Ny_Program:20210613183933p:plain