So verschieben Sie Ihr Built-in Render Pipeline-Projekt in die Universal Render Pipeline (URP)

Die Universal Render Pipeline (URP) ist die Standard-Render-Pipeline in Unity 6. In diesem Handbuch erläutern wir, warum wir URP zum Standard machen, behandeln die wichtigsten Funktionen und Vorteile dieser Scriptable Render Pipeline (SRP), geben Beispiele von Studios, die ihre Projekte auf URP umgestellt haben, und erklären Schritt für Schritt, wie Sie dies mit Ihrem Projekt ebenfalls tun können.

Um tiefer in das Thema URP einzutauchen, sehen Sie sich das vollständige E-Book „ Einführung in URP für fortgeschrittene Entwickler“an.

Entwicklung des Renderings: Von der integrierten Render-Pipeline zu skriptfähigen Render-Pipelines

Die Plattformreichweite ist eine der größten Stärken von Unity. Der Idealfall für fast alle Spielestudios besteht darin, ein Spiel einmal zu erstellen und es dann effizient auf den Plattformen ihrer Wahl bereitzustellen, von High-End-PCs bis hin zu Low-End-Mobilgeräten.

Die integrierte Render-Pipeline wurde als schlüsselfertige Lösung für alle von Unity unterstützten Plattformen entwickelt. Es bietet einen Mix aus Grafikfunktionen und lässt sich bequem mit Forward- und Deferred-Renderpfaden verwenden.

Da Unity jedoch kontinuierlich Unterstützung für weitere Plattformen hinzufügt, haben wir die folgenden Einschränkungen in der integrierten Render-Pipeline festgestellt:

• Der Großteil des Codes ist in C++ geschrieben und kann nicht geändert werden, was es zu einem Blackbox-System macht.
• Der Renderflow und die Renderpässe sind vorstrukturiert.
• Der Rendering-Algorithmus ist fest codiert.
• Durch uneingeschränkte Anpassung ist es schwierig, auf allen Plattformen eine gute Leistung zu erzielen.
• Es stellt Rückrufe im Rendering-Code bereit, die Synchronisierungspunkte in der Pipeline auslösen. Diese Rückrufe verhindern mehrfädige Rendering-Optimierungen und ermöglichen durch Aufrufe von C# dynamische Änderungen zur Statuseinfügung an jedem Punkt im Frame.
• Es ist schwierig, Daten zwischenzuspeichern, um den Persistenzstatus für die Benutzereinfügung zu verwalten.

Die Lösung: Skriptfähige Render-Pipelines

Sowohl die High-Definition Render Pipeline (HDRP) als auch URP sind Scriptable Render Pipelines (SRPs). Die SRPs von Unity wurden entwickelt, um einen effizienten Multiplattform-Workflow zu unterstützen, indem sie Folgendes bieten:

• Intelligente und zuverlässige Skalierung für eine maximale Anzahl an Hardwareplattformen, von High-End- bis zu Low-End-Geräten
• Die Möglichkeit, Rendering-Prozesse mit C# (nicht C++) anzupassen, sodass nicht für jede Änderung eine neue ausführbare Datei kompiliert werden muss.
• Flexibilität zur Unterstützung der Architekturentwicklung
• Möglichkeit, scharfe Grafiken zu erstellen, die auf vielen Plattformen leistungsfähig sind

Das folgende Bild veranschaulicht die Funktionsweise der SRPs. Sie verwenden C# zum Steuern und Anpassen von Render-Passes und der Rendering-Steuerung sowie HLSL-Shader, die mit künstlerfreundlichen Tools wie Shader Grapherstellt werden können. Mit Shadern haben Sie sogar Zugriff auf die API und Engine-Ebenenabstraktion auf niedrigerer Ebene.

Ein fortgeschrittener Entwickler kann ein neues SRP von Grund auf erstellen oder das URP oder HDRP ändern. Der Grafik-Stack ist Open Source und auf GitHubzur Verwendung verfügbar.

Während beide SRPs einzigartige Vorteile bieten, ist URP auf eine maximale Plattformreichweite ausgelegt, sodass Sie großartige Grafiken überallhin mitnehmen können. Schauen wir uns das genauer an.

6 Gründe, Ihr Unity Projekt auf URP zu verschieben

1. URP ist für Personen unterschiedlichster Fähigkeitsstufen zugänglich.
   
   URP kann sowohl von Künstlern als auch von technischen Künstlern konfiguriert werden und bietet mehr Flexibilität beim Prototyping und der Verfeinerung von Rendering-Techniken für die vollständige Spieleproduktion.
   
   
2. URP ist erweiterbar und anpassbar.
   
   Mit URP können Sie vorhandene Funktionen ändern und die Pipeline um neue erweitern. Damit ist es eine solide Wahl für fortgeschrittene Benutzer, einschließlich Asset Store und Ersteller von Drittanbieterpaketen, erfahrene Entwickler und professionelle Teams.
   
   Während die Low-Level-Rendering- API aus Leistungsgründen in C++ geschrieben ist, kann ein URP-Entwickler ein einfaches C#-Skript schreiben, das während der Render-Pipeline aufgerufen wird und so eine High-Level-Anpassung ohne Leistungseinbußen ermöglicht.
   
   
3. URP bietet mehrere Rendering-Optionen.
   
   URP bietet einen universellen Renderer , der die Rendering-Pfade Forward, Forward+und Deferred unterstützt, sowie einen 2D Renderer.
   
   Sie können diese Renderer mit zusätzlichen Funktionen und skriptfähigen Render-Passes erweitern.
   
   Mit der Funktion „Objekte rendern“ können Objekte aus einer bestimmten Ebenenmaske bei verschiedenen Ereignissen in der Rendering-Pipeline gerendert werden. Sie können beim Rendern dieser Objekte auch Material und andere Renderzustände überschreiben, sodass Sie das Rendering ohne Code anpassen können.
   
   URP kann mit benutzerdefinierten Renderern erweitert werden, um spezifischen Anforderungen gerecht zu werden. Unity 6 führt Render Graphein,Ein Tool, mit dem Sie auf die verschiedenen Puffer zugreifen und diese bearbeiten können, die zum Rendern eines Frames verwendet werden. Durch die Verwendung des Workflows mit den Renderer-Funktionen kann dies in jeder Phase der Render-Pipeline hinzugefügt werden.
   
   
4. URP verbessert die 2D Spieleentwicklung.
   
   URP bietet optimierte Leistung und Flexibilität und ist daher ideal sowohl für mobile als auch für High-End-Plattformen. Es unterstützt erweiterte Licht-, Schatten- und Nachbearbeitungseffekte und verbessert die visuelle Qualität von 2D Spielen ohne Kompromisse bei der Leistung.
   
   Darüber hinaus können Sie mit den anpassbaren Rendereinstellungen und Shader-Funktionen von URP das Erscheinungsbild Ihrer Spiele optimieren, um ein elegantes und professionelles Aussehen zu erzielen. Dies macht URP zu einem wertvollen Werkzeug für die Erstellung optisch ansprechender, reibungslos laufender 2D Spiele.
   
   
5. URP ist mit der neuesten Technologie für Künstler kompatibel.
   
   URP unterstützt die neuesten künstlerfreundlichen Tools wie Shader Graph, VFX Graphund den Rendering Debugger.
   
   
6. Mit URP erzielen Sie eine bessere Leistung.
   
   Bei der Entwicklung von URP stand die Leistung im Vordergrund und das Programm verfügt über zahlreiche Tools, um auf einer breiten Palette von Geräten ein Gleichgewicht zwischen Wiedergabetreue und Bildrate zu erreichen.
   
   • URP wertet Echtzeitbeleuchtung sehr effizient aus. Beim Vorwärts-Rendering wird die gesamte Beleuchtung in einem einzigen Durchgang ausgewertet. Forward+ verbessert das Standard-Forward-Rendering, indem es die Lichter räumlich statt pro Objekt aussortiert. Dadurch erhöht sich die Gesamtzahl der Lichter, die zum Rendern eines Frames verwendet werden können. Beim verzögerten Rendering unterstützt es die native RenderPass- API, wodurch G-Buffer- und Beleuchtungsdurchgänge zu einem einzigen Renderdurchgang kombiniert werden können.
   
   • URP nutzt den Kachelspeicher auf Mobilgeräten effizienter, was zu einem geringeren Stromverbrauch, einer längeren Akkulaufzeit und damit der Möglichkeit längerer Spielsitzungen führt.
   
   • URP verfügt über einen integrierten Nachbearbeitungsstapel, der im Vergleich zur integrierten Render-Pipeline eine bessere Leistung ermöglicht. Mit dem Volume-Framework können Sie Nachbearbeitungseffekte erstellen, die von der Kameraposition abhängig sind, ohne Code schreiben zu müssen.
   
   • Unity 6 Preview führt eine Vielzahl von URP-Updates ein, darunter CPU- und GPU-Verbesserungen beim Zeichnen von Meshes, den SRP Batcher, der für weniger Draw Calls und Verbesserungen bei der Tiefenbehandlung sorgt, sowie GPU Resident Drawer und GPU Occlusion Culling, die die Draw Calls für einige Szenen erheblich reduzieren können.
   
   Während die meisten Unity -Projekte mittlerweile auf URP oder HDRP basieren, bleibt die integrierte Render-Pipeline in Unity 6 verfügbar.

3 Studios, die ihre Built-in Render Pipeline-Projekte auf URP verschoben haben

Kluge Interactive – Synth Riders

Kluge Interactive hat 2019 sein immersives Rhythmusspiel Synth Riders auf Steam VR und Meta Quest herausgebracht. Seitdem wurde es auf zahlreiche Geräte portiert, darunter auch auf das Apple Vision Pro. Um immer mehr Spieler auf VR -Plattformen zu erreichen, war es für das Studio entscheidend, mit der neuesten Technologie Schritt zu halten.

„In den letzten 12 bis 18 Monaten der Spieleentwicklung ging es darum, technische Schulden abzubauen und unsere Toolsets näher an die LTS 2022 heranzuführen“, erklärt AnnMarie Wirrel Bartholomaeus, technische Produzentin bei Kluge Interactive. „Wir sind bereits von der integrierten Render-Pipeline zur Universal Render Pipeline (URP) gewechselt und haben auf ein OpenXR-Backend umgestellt. Dadurch sind wir technisch viel besser aufgestellt, um mit neuen Technologien zu arbeiten.“

Subcult Joint – Ausstechform

Cookie Cutter von Subcult Joint ist ein rasantes Beat-Em-Up-Metroidvania, das für PC und Konsolen erhältlich ist. Alle Elemente des Spiels sind mit traditionellen Techniken handgezeichnet und animiert. Um diesen atemberaubenden Charakteren und Umgebungen Tiefe zu verleihen, benötigte Subcult Joint das perfekte Beleuchtungs-Setup – eines, das optimiert werden konnte und plattformübergreifend leistungsstark blieb.

Durch die Umstellung auf URP und die Aktualisierung des Projekts auf die neueste Unity Version konnte Subcult Joint das volle Potenzial von Cookie Cutterfreisetzen. Sie haben über 10.000 2D Lichter hinzugefügt und sie mit dem aktualisierten Memory Profiler optimiert. Und die neueste Version von Sprite Atlases ermöglichte es ihnen, Hunderte von handgezeichneten Animationen einfacher und effizienter auf verschiedene Zielplattformen zu übertragen.

„Jedes Licht im Spiel beleuchtet unsere Sprites in Echtzeit und erzeugt ein Gefühl von Dichte und Zusammenhalt zwischen Charakteren, Animationen und Umgebungen“, sagt Stefano Guglielmana, Gründer von Subcult Joint. „An dunklen Orten werden die Figuren beschattet und in Licht getaucht, wenn sie in Außenbereichen den gesättigten, verschmutzten Oberlichtern ausgesetzt sind. Ich liebe diese Details so sehr!“

more8bit – Bleak Sword DX

Der Soloentwickler Luis Moreno Jimenez, auch bekannt als more8bit, brachte sein 8-Bit-Soulslike-Spiel Bleak Sword ursprünglich 2019 auf Apple Arcade heraus. Aufgrund des Erfolgs des Spiels schlug der Herausgeber Devolver Digital more8bit vor, das Spiel auf PC und Konsolen zu bringen, um noch mehr Spieler zu erreichen. more8bit nutzte die Gelegenheit, das ursprüngliche Konzept von Bleak Swordweiterzuentwickeln, anstatt eine exakte Kopie der mobilen Version zu erstellen.

Die Grafik von Bleak Sword DXerinnert an Retro-Arcade-Automatenspiele. Zu den Nachbearbeitungseffekten gehören Lichtblüten mit schmutziger Textur, Bildschirmkrümmung, VHS-ähnliche Filter, Tiefenschärfeeffekte und mehr. Für Luis bestand die größte Herausforderung darin, den visuellen Reiz von Bleak Swordbeizubehalten, gleichzeitig aber die Grafik von DXzu verbessern, um die zusätzliche Rechenleistung auszunutzen. Er erstellte die meisten visuellen Effekte mithilfe der integrierten Render-Pipeline und des Shader Graph von Unity, bevor er die Optimierung in URP vornahm.

„Der Übergang von Built-in zu URP verlief wirklich reibungslos. Ich habe nur ein Wochenende und dann eine Woche gebraucht, um kleinere Probleme zu beheben“, sagt more8bit.

So fügen Sie URP zu einem vorhandenen integrierten Render-Pipeline-Projekt hinzu

In diesem Abschnitt zeigen wir Ihnen, wie Sie ein bestehendes Projekt, das die integrierte Render-Pipeline verwendet, in URP konvertieren.

Wichtig: Denken Sie unbedingt daran, Ihr Projekt mithilfe der Quellcodeverwaltung zu sichern, bevor Sie die Schritte in diesem Abschnitt ausführen. Bei diesem Vorgang werden Assets konvertiert. Unity bietet keine Option zum Rückgängigmachen. Wenn Sie die Quellcodeverwaltung verwenden, können Sie bei Bedarf zu früheren Versionen der Assets zurückkehren.

Wenn Sie ein vorhandenes Built-in Render Pipeline-Projekt aktualisieren, müssen Sie das URP-Paket zu Ihrem Projekt hinzufügen.

Gehen Sie zu Fenster > Package Managerund klicken Sie auf das Dropdown-Menü „Pakete“ , um URP zu Ihrem Projekt hinzuzufügen. Achten Sie darauf, Unity Registryund dann Universal RPauszuwählen. Klicken Sie unten rechts im Fenster auf „Herunterladen“ , wenn das URP-Paket noch nicht auf Ihrem Entwicklungscomputer installiert ist. Klicken Sie nach dem Download auf „Installieren“ .

Um ein URP-Asset zu erstellen, klicken Sie mit der rechten Maustaste in das Projektfenster und wählen Sie „Erstellen“ > „Rendering“ > „URP-Asset (mit Universal Renderer)“. Geben Sie dem Vermögenswert einen Namen.

Erinnern: Wenn Sie ein neues Projekt mithilfe der Vorlagen „Universal Render Pipeline“ oder „ 3D “ (URP) erstellen, sind diese URP-Assets bereits im Projekt verfügbar. Anstatt ein einzelnes URP-Asset zu erstellen, verwendet URP zwei Dateien, jeweils mit einer Asset-Erweiterung.

Einer heißt UniversalRP_Renderer,ein Renderer-Daten-Asset , mit dem Sie die Ebenen filtern können, an denen der Renderer arbeitet, und das Sie zum Abfangen der Rendering-Pipeline verwenden können, um die Art und Weise des Renderns der Szene anzupassen. Auf diese Weise können Sie die Erstellung hochwertiger Effekte erleichtern.

Darüber hinaus steuert der UniversalRP_Renderer die Rendering-Logik auf hoher Ebene und übergibt sie an URP. Es unterstützt Vorwärts- und Verzögerungspfade sowie einen 2D Rendererdas Funktionen wie 2D Lichter, 2D Schattenund Lichtmischungsstileermöglicht. Sie können URP sogar erweitern, um Ihre eigenen Renderer zu erstellen.

Das andere URP-Asset dient zur Steuerung der Einstellungen für Qualität, Beleuchtung, Schatten und Nachbearbeitung. Sie können verschiedene URP-Assets verwenden, um die Qualitätseinstellungen zu steuern.

Dieses Einstellungs-Asset ist über die Renderer-Liste mit dem Renderer-Daten-Asset verknüpft. Wenn Sie ein neues URP-Asset erstellen, verfügt das Einstellungs-Asset über eine Renderer-Liste mit einem einzelnen Element – dem gleichzeitig erstellten Renderer-Daten-Asset, das als Standard festgelegt ist. Sie können dieser Liste alternative Renderer-Datenassets hinzufügen.

Der Standard-Renderer wird für alle Kameras verwendet, einschließlich der Szenenansicht. Eine Kamera kann den Standard-Renderer überschreiben, indem sie einen anderen aus der Renderer-Liste auswählt. Dies kann bei Bedarf mithilfe eines Skripts erfolgen.

Obwohl Sie diese Schritte zum Erstellen eines URP-Assets befolgen, verwendet eine geöffnete Szene in der Szenen- oder Spielansicht weiterhin die integrierte Render-Pipeline. Um auf URP umzustellen, müssen Sie noch einen letzten Schritt ausführen: Gehen Sie zu Bearbeiten > Projekteinstellungenund öffnen Sie das Bedienfeld „Grafiken“ . Klicken Sie auf den kleinen Punkt neben „Keine (Render Pipeline Asset)“. Wählen Sie im geöffneten Bereich UniversalRPaus.

Es wird eine Warnmeldung zum Wechsel angezeigt, Sie können jedoch einfach auf „Weiter“klicken. Da Ihr Projekt noch keinen Inhalt hat, erfolgt die Änderung der Render-Pipeline nahezu augenblicklich. Jetzt können Sie URP verwenden.

Konvertieren der Szenen eines bestehenden Projekts

Nachdem Sie die oben genannten Schritte abgeschlossen haben, werden Sie feststellen, dass Ihre wunderschönen Szenen plötzlich magentafarben sind. Dies liegt daran, dass die von den Materialien in einem Built-in Render Pipeline-Projekt verwendeten Shader in URP nicht unterstützt werden. Glücklicherweise gibt es eine Methode, mit der Sie die Originalqualität Ihrer Szenen wiederherstellen können.

Gehen Sie zu Fenster > Rendering > Render Pipeline Converter. Wählen Sie „Integriert in 2D konvertieren (URP)“ für ein 2D -Projekt oder „Integriert in URP“ für ein 3D Projekt. Vorausgesetzt, Ihr Projekt ist 3D, müssen Sie die entsprechenden Konverterauswählen:

• Rendering-Einstellungen: Wählen Sie diese Option aus, um mehrere Render-Pipeline-Einstellungsressourcen zu erstellen, die den integrierten Render-Pipeline-Qualitätseinstellungen so genau wie möglich entsprechen. Dadurch können Sie verschiedene Qualitätsstufen effizienter testen.
• Material-Upgrade: Verwenden Sie dies, um Materialien aus der integrierten Render-Pipeline in URP zu konvertieren.
• Animationsclip-Konverter: Dadurch werden Animationsclips konvertiert. Es wird ausgeführt, sobald der Material-Upgrade-Konverter fertig ist.
• Nur-Lese-Materialkonverter: Dadurch werden die vorgefertigten, schreibgeschützten Materialien konvertiert, die in einem Unity -Projekt enthalten sind. Es indiziert das Projekt und erstellt die temporäre .index-Datei. Beachten Sie, dass es einige Zeit in Anspruch nehmen kann.

Konvertieren benutzerdefinierter Shader

Benutzerdefinierte Shader werden mit dem Material-Upgrade-Konverter nicht konvertiert. Die Verwendung von Shader Graph ist häufig der schnellste Weg, einen benutzerdefinierten Shader auf URP zu aktualisieren.

Es gibt mehrere verschiedene URP-Shader, darunter:

• Universelle Render-Pipeline/Lit: Dieser Physically Based Render (PBR)-Shader ähnelt dem integrierten Standard-Shader und kann zur Darstellung der meisten realen Materialien verwendet werden. Es unterstützt alle Standard-Shader-Funktionen mit metallischen und spiegelnden Arbeitsabläufen.
• Universelle Render-Pipeline/Einfache Beleuchtung: Dies verwendet ein Blinn-Phong-Modell und eignet sich für Low-End-Mobilgeräte oder Spiele, die keine PBR-Workflows verwenden.
• Universelle Render-Pipeline/Baked Lit: Verwenden Sie diesen Shader für stilisierte Spiele oder Apps, die nur gebackene Beleuchtung über Lightmaps, Lichtsondenund Adaptive Probe Volumesvon Unity 6 erfordern. Dieser Shader verwendet kein Physically Based Shading und verfügt über keine Echtzeitbeleuchtung. Daher werden alle für Echtzeit relevanten Shader-Schlüsselwörter und -Varianten aus dem Shader-Code entfernt , was die Berechnung beschleunigt.
• Universelle Render-Pipeline/Komplexe Beleuchtung: Der Complex Lit Shader enthält alle Funktionen des Lit Shader und fügt erweiterte Materialfunktionen hinzu. Einige Funktionen in diesem Shader könnten erheblich ressourcenintensiver sein und Unity Shader Model 4.5- Hardware erfordern.
• Universelle Render-Pipeline/Unbeleuchtet: Dies ist ein GPU-leistungsstarker Shader, der keine Beleuchtungsgleichungen verwendet.
• Universelle Render-Pipeline/Gelände/Beleuchtung: Dies ist zur Verwendung mit dem Terrain Tools -Paket geeignet.
• Universelle Render-Pipeline/Partikel/Lit: Dieser Partikel-Shader verwendet ein PBR-Beleuchtungsmodell.
• Universal Render Pipeline/Partikel/Unbeleuchtet: Dieser unbeleuchtete Partikel-Shader ist leicht für die GPU.

Obwohl Simple Lit viele ältere oder mobile Shader ersetzt, ist die Leistung nicht dieselbe. Legacy-/Mobil-Shader werten die Beleuchtung nur teilweise aus, während Simple Lit alle Lichter berücksichtigt, wie vom URP-Asset definiert.

In dieser Tabelle unserer URP-Dokumentation erfahren Sie, wie jeder URP-Shader seinem entsprechenden Äquivalent in der integrierten Render-Pipeline zugeordnet wird.

Sobald Sie einen oder mehrere der oben aufgeführten Konverter ausgewählt haben, klicken Sie entweder auf „Konverter initialisieren“ oder auf „Initialisieren und konvertieren“. Egal für welche Option Sie sich entscheiden, das Projekt wird gescannt und die Assets, die konvertiert werden müssen, werden zu den einzelnen Konverterfeldern hinzugefügt.

Wenn Sie „Konverter initialisieren“wählen, können Sie die Konvertierungen begrenzen, indem Sie die Elemente mithilfe der jeweils vorhandenen Kontrollkästchen abwählen. Klicken Sie in diesem Stadium auf „Assets konvertieren“ , um den Konvertierungsprozess zu starten.

Wenn Sie „Initialisieren und konvertieren“wählen, startet die Konvertierung automatisch, nachdem die Konverter initialisiert wurden. Sobald der Vorgang abgeschlossen ist, werden Sie möglicherweise aufgefordert, die im Editor aktive Szene erneut zu öffnen.

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• URP-Einstellungen und Konverter
• Vergleich von Renderpipelines und Renderingpfaden
• Beleuchtung in URP
• Shader und Pipeline-Rückrufe
• Nachbearbeitung
• Tipps zur Leistung und Optimierung und mehr

Diese Aktualisierungen ziehen sich durch fast jeden Abschnitt der neuesten Ausgabe des Handbuchs, sodass Sie sich darauf verlassen können, dass es Ihren Erfahrungen mit der Verwendung von URP in Unity 2022 LTS so genau wie möglich entspricht.

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