使用高清晰度渲染管线创建沉浸式、逼真的VR体验

我们正式将虚拟现实带入高定义渲染管线(HDRP)。在2019.3.6f1及之后的版本中，HDRP现在已通过验证，并可以在VR中使用，包版本为7.3.1。

这篇博客文章深入探讨了在您的VR项目中使用HDRP的技术细节。要了解HDRP提供的所有可能性，请查看这篇博客文章。

HDRP中的VR设计为：

所有HDRP功能与VR兼容。

HDRP完全支持新的Unity XR插件框架。

单通道（实例化）是VR的默认和推荐渲染解决方案。

使用HDRP进行VR项目，您可以利用所有渲染管线的功能，创造出仅受您想象力限制的体验。凭借其最先进的渲染技术，HDRP可以提供惊人的、逼真的视觉效果，在虚拟现实环境中达到前所未见的质量。

以下是您VR项目可用功能的快速概述：

• 延迟和前向渲染
• 所有光源类型、阴影、贴花和体积效果
• 屏幕空间效果
• 环境光遮蔽（AO）
• 屏幕空间反射（SSR）
• 次表面散射（SSS）
• 失真和折射
• 后处理
• 色彩分级、抗锯齿、景深等。
• 来自视觉效果图的所有VFX

HDRP的VR目前可用于以下平台和设备：

• Oculus Rift和Rift S（Oculus XR插件，Windows 10，DirectX 11）
• Windows混合现实（Windows XR插件，Windows 10，DirectX 11）
• PlayStationVR

OpenVR：Valve目前正在为2019.3及更高版本开发他们的OpenVR Unity XR插件，该插件将很快可用。

立体渲染技术

本地VR实现将处理所有内容两次——每只眼睛一次。我们称这个解决方案为多通道渲染。HDRP支持多通道渲染，但我们不推荐这种方法，因为您的应用程序在渲染时将使用两倍的CPU功率，基本上使您的绘制调用数量翻倍。此外，阴影将被渲染两次，可能会消耗您GPU预算的相当一部分。

也就是说，在某些情况下，使用多通道是合适的：

• 如果您的系统具有较少的GPU内存，多通道在渲染目标上使用的内存比单通道少。
• 如果出于某种原因您需要为每只眼睛渲染截然不同的视点。

更快的解决方案是使用单通道（实例化）渲染。在这种模式下，每个绘制调用同时为两只眼睛渲染。这通过使用纹理数组作为渲染目标和实例化绘制调用来实现。此外，剔除和阴影每帧仅处理一次。

HDRP的设计使所有功能与VR兼容，并针对单通道渲染进行了优化。

关键设计决策是为所有渲染目标使用纹理数组（即使您不是为VR创建）。这个决定，加上着色器宏，使我们能够编写与VR自动兼容的着色器，除了少数特殊情况（例如，光源列表生成、间接瓦片延迟着色、体积光照和相机相对渲染）。

请注意，HDRP不支持双宽纹理的单通道渲染，因为所有全屏通道和效果所需的额外复杂性和开销。

要开始使用HDRP VR，请查看Unity文档中的VR概述部分。为了帮助您设置HDRP与VR，我们还提供了一个HDRP向导，它验证您的设置并可以帮助您修复向导识别为不正确的任何设置。

要手动使用新的XR插件框架为您的项目配置VR，请参考文档。要设置单通道渲染，您必须将两个项目设置设置为单通道立体渲染模式和HDRP资产设置设置为单通道。如果这两个选项中的任何一个未启用单通道，HDRP将默认使用多通道。

抗锯齿

在VR中减少锯齿非常重要，以创造良好的用户体验并避免破坏虚拟环境的沉浸感。HDRP提供了几种解决方案来帮助抗锯齿。

相机抗锯齿模式在Unity的文档中详细描述。这些选项包括：

• 多重采样抗锯齿（MSAA）在前向渲染中受支持。您可以通过选择样本数量（2x、4x、8x）来平衡质量与性能。这种技术可以取得很好的效果，但也可能很昂贵。
• 时间抗锯齿可能是大多数应用程序的最佳解决方案。它在减少锯齿方面非常有效，但可能会模糊一些细节。您可以通过附带的锐化滤镜控制来抵消这种模糊。
• 一些相对便宜的解决方案包括快速近似抗锯齿（FXAA）或子像素形态抗锯齿（SMAA）。
• 也可以将MSAA与TAA、FXAA或SMAA结合使用。这种技术提高了视觉质量，但成本是累积的。
• 每种材料还可以使用几何高光抗锯齿进行额外的阴影抗锯齿，您可以直接在材料上进行调整。建议在光滑和密集的表面上使用。

性能

由于需要更高的刷新率和分辨率以同时显示给双眼，VR渲染极具挑战性。确保在HDRP资产设置中禁用您不需要的任何功能。像体积光这样的功能不适合VR应用，因为尽管支持，但其性能未达到所需的90 fps。频繁监控和分析性能将帮助您识别项目中的任何瓶颈。

请注意，默认情况下，VR中体积效果的精度（z切片）将减半，以保持GPU性能更可接受。除了体积光照，在进行VR项目时，强烈建议禁用HDRP区域光支持。与其他功能不同，区域光必须通过着色器配置文件禁用。

HDRP中有两种渲染方法，这也会影响性能：光照着色器模式前向和延迟。要了解这两种模式之间的差异，请参阅文档。为VR选择正确的模式取决于项目的要求。前向渲染允许您启用MSAA并减少内存使用，而延迟渲染对于具有大量光源的项目更高效，但也消耗更多内存。

影响GPU性能的另一个因素是渲染缓冲区的分辨率。此分辨率最初由XR显示插件设置，并取决于您使用的耳机。然后，您可以在应用程序中调整分辨率，或使用动态分辨率功能根据当前场景的上下文来驱动分辨率。例如，分辨率可以根据当前GPU帧时间进行调整。

有关更多提示，请查看2019年哥本哈根Unite的HDRP VR演讲。

为了在HDRP中支持VR，我们添加了一组着色器宏，以帮助处理视图实例化和渲染目标的纹理数组使用。例如，您可以在着色器中使用以下代码声明一个纹理：

TEXTURE2D_X(MyTexture);

在支持纹理数组的平台上，此宏将扩展为TEXTURE2D_ARRAY。如果平台不支持纹理数组，或者在ShaderConfig.cs中的设置被禁用，则宏将扩展为常规的TEXTURE2D。纹理采样的类似功能也可用。

在着色器方面，适当的视图常量（视图矩阵、投影矩阵等）存储在数组中，并根据眼睛索引进行索引，该索引源自原始体的instanceID。在计算着色器的情况下，z调度维度用于识别每只眼睛。宏UNITY_XR_ASSIGN_VIEW_INDEX通常用于分配适当的眼睛索引。

HDRP VR的未来版本将专注于：

• 通过新的硬件选项（如可变速率着色）提高性能
• 通过Vulkan和DX12改善平台支持
• 改善设备支持
• 扩展单通道以支持超过两个视图

您今天可以开始利用HDRP VR。我们希望在HDRP论坛中听到您的反馈，因为我们将继续进行改进。