unity URP实现PBR shader

之前到处找资料参考，复制粘贴了一个文章unity渲染管线及升级URP出来，实际操作的时候却发现作用较小。

今天重新写一个URP实现PBR的文章，就基于前边写的基于物理渲染-unity实现PBR shader + 多光源 + 半透明物体和阴影的基础补充吧。

一，整体结构

• 第一行的shader命名和Properties部分不用变。

1. Tag处增加"RenderPipeline"=“UniversalPipeline”，表示这个是urp的shader，改用"LightMode"="UniversalForward"表示渲染pass。
2. CGINCLUDE、CGPROGRAM、ENDCG中的CG都改成HLSL–>如HLSLPROGRAM。
3. include中的cs文件都不用了，改用hlsl文件，常见使用如下，其他具体对应文件自己查下。

#include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
#include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl"
#include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Shadows.hlsl"

4. Properties中出现的属性需要用CBUFFER声明下：

//声明纹理和cubemap
TEXTURE2D(_MainTex);SAMPLER(sampler_MainTex);
TEXTURECUBE(_Cubemap);SAMPLER(sampler_Cubemap);
//声明其他变量等
CBUFFER_START(UnityPerMaterial)
half4 _Color;
float4 _MainTex_ST;
CBUFFER_END

5. 声明宏

#pragma multi_compile _ _MAIN_LIGHT_SHADOWS //开启接受阴影
#pragma multi_compile _ _MAIN_LIGHT_SHADOWS_CASCADE//使用TransformWorldToShadowCoord
#pragma multi_compile _ _ADDITIONAL_LIGHT_SHADOWS//使用AdditionalLightRealtimeShadow计算add光源阴影
#pragma multi_compile _ _ADDITIONAL_LIGHTS_VERTEX _ADDITIONAL_LIGHTS//精度？不确定
#pragma multi_compile _ _SHADOWS_SOFT                 

6. 结构体，urp没有内置结构体了，自己构建的默认命名也有更改：

struct Attributes//a2v
{
    
    
    float4 positionOS : POSITION;
    float2 uv : TEXCOORD0;
    float3 normalOS : NORMAL;
    float4 tangentOS : TANGENT;
};
struct Varings//v2f
{
    
    
    float4 positionCS : SV_POSITION;
    float3 positionWS : TEXCOORD0;
    float2 uv : TEXCOORD1;
};

7. URP自带的ShadowCaster：

UsePass "Universal Render Pipeline/Lit/ShadowCaster"

8. FallBack

FallBack "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/FallbackError"

二，PBR部分

1. 获取相关变量、主光源光照等

float4 shadowCoord = TransformWorldToShadowCoord(IN.positionWS);//阴影接收
Light mainLight = GetMainLight(shadowCoord);
float3 lightDir = normalize(mainLight.direction);
half atten = mainLight.shadowAttenuation*mainLight.distanceAttenuation;
half3 lightradiance = mainLight.color * ndotl * atten;

float3 ViewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz-IN.positionWS);//GetCameraPositionWS()->_WorldSpaceCameraPos.xyz

2. 直接光漫反射

float3 Albedo = SAMPLE_TEXTURE2D(_MainTex, sampler_MainTex, IN.uv).rgb;
half3 Kd = OneMinusReflectivityMetallic(Matelness);
half3 diffCol = Kd * Albedo * lightradiance;

3. 直接光镜面反射----和内置管线一样
4. 多光源直接光照

int addLightsCount = GetAdditionalLightsCount();
for (uint lightIndex = 0; lightIndex < addLightsCount; ++lightIndex)
{
    
    
    Light light = GetAdditionalLight(lightIndex, IN.positionWS,shadowCoord);//多光源阴影接收
    ……
    half3 addlightradiance = light.color * addndotl * light.shadowAttenuation * light.distanceAttenuation;
    diffCol += ……;
    ……
    specCol += ……;
}
half3 Direct = diffCol + specCol;

另外想要副光源也能够产生阴影，需要勾选URP管线->Inspector->Additional Lights->Cast Shadows：

5. 间接光照漫反射，一处改动：

float3 irradiance = SampleSH(float4(worldNormal,1));//内置球谐光照计算相应的采样数据

6. 间接光照镜面反射，三处改动：

float4 rgbm = SAMPLE_TEXTURECUBE_LOD(unity_SpecCube0, samplerunity_SpecCube0, reflectDir, mip);

float3 iblSpecular = DecodeHDREnvironment(rgbm,unity_SpecCube0_HDR);

half2 envBRDF = SAMPLE_TEXTURE2D(_BRDF, sampler_BRDF,half2(lerp(0, 0.99,ndotv),lerp(0, 0.99,Roughness))).rg;