写在前面
最近开始学习Unity性能优化，是结合了《Unity游戏优化》这本书和教程《Unity性能优化》第叁节——静态资源优化(3)——纹理的基础概念一起学习。在学习纹理优化部分时候遇到了问题，固定管线下Unity的Scene窗口有一个可视化Mipmap的渲染模式：
而这批Miscellaneous模式的选项在URP下相同位置没了：
又比较需要这个便捷的查看方法！于是搜一下想看看有没有出一些插件之类的，突然搜到了大概20年也有小伙伴提出这个问题：
Missing Scene view Draw Modes (Mipmaps, Overdraw, etc.) - Unity Forum
底下Unity技术人员回复了，大概意思就是会加入Rendering Debugger来实现之前固定管线下的D
rawMode的一些功能：
于是就发现了Rnedering Debugger功能，What's new in URP 12 (Unity 2021.2) | Universal RP | 12.0.0
之前URP下做东西的时候完全没有注意和使用过！一起来简单看看：
Rendering Debugger
非常方便了！比如Material的一些查看，可以单独看albedo的效果：
比如OverDraw：
曾经固定管线下的级联阴影、Alpha通道等的一键预览都有了！但是还是没有Mipmap。
其他版本的URP该怎么办？
小插曲，在Rendering Debugger没出来前，这位大佬Scene View Debug Modes in the Unity URP — John Austin甚至自己做了个插件：
虽然后续URP已经提供了rendering debugger，但是这个把shader添加进debug里的整个框架我们是可以参考过来的。
讨论Build-in下Scene视图的Mipmaps
其实Mipmap可视化已经有人总结过了：Re0-TA成长笔记 01关于Mipmap问题
而且asset store有免费的类似插件：Colored Mipmap Texture - Visualized Checker
还有其他的方法，要么方法我看不太懂，，要么颜色太多我感觉也不需要那么多颜色，只是想把Mipmap视图作为优化纹理的小工具。我希望在URP下也能实现固定管线那种简单的蓝/红色的Mipmap显示效果，实现方法尽量的简单一点，固定管线下就这样简单：
场景很简陋（之前学习入门精要的build-in项目~），也算体现了大概吧，当纹理大小刚刚好的时候展示的就是纹理的样子，纹理太小了精度不够就会是蓝色，纹理太大精度过大就会是红色！
因为比较好奇，build-in下的Scene视图的Mipmap到底是怎么运行的？物体shader里的贴图一定不只有一张主纹理，他的法线纹理、金属度等纹理都会参与Mipmap，这个大小是综合所有贴图判断的吗？还是只关注主要的albedo贴图？
我们测试一下，拿之前学习法线映射的shader为例，shader有两张纹理，albedo和normal，大小均为2048，显然都过大了，所以Mipmap视图下整体是红色：
现在把albedo贴图改为32，变成蓝色了！：
如果我们只改normal的大小为32，albedo那张不变呢？没有变化！还是红色：
这就初步说明，固定管线下这个Mipmap level判断依据，是根据shader中的MainTex（主纹理）来判断的，而且物体shader的SubShader的RenderType一定要有，才能参与这个Scene视图下Mipmap的红蓝判断：
还需要确定一点，就是这个Mipmap渲染的shader到底怎么获取纹理的？我们再测试一下，如果shader里如果主纹理命名不是默认的_MainTex，而是_BaseTex的话：
场景中之前的那个物体又变蓝了！
好了，到这里我们可以初步推断：
Build-in管线下，Scene View里的Mipmaps可视化，只针对shader主纹理命名为_MainTex的物体有效，且只关注_MainTex一张贴图的大小是否合适，其余的法线纹理等其他贴图不受关注。
探讨URP下Mipmap可视化方案
初步猜测：如果我只想要简单的红蓝检测效果，且实践方法尽量简单，我必须要在URP下能够访问所有项目的主纹理，然后单独做一个ViewDebug_Mipmaps的shader，挂在View视图窗口。
紧接着，找资料突然就看到了11年的时候就有人提出了一种可视化Mipmap方案：
A way to visualize mip levels · Aras' website (aras-p.info)
有意思的是在查看Build-in的Debug.hlsl文件时，发现Unity的可视化方案也是参考了之前的那个文章（Unity的Debug.hlsl文件）：
上面那个人的主要shader如下：
struct v2f {
float4 pos : SV_POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
float2 mipuv : TEXCOORD1;
};
float2 mainTextureSize;
v2f vert (float4 vertex : POSITION, float2 uv : TEXCOORD0)
{
v2f o;
o.pos = mul (matrix_mvp, vertex);
o.uv = uv;
o.mipuv = uv * mainTextureSize / 8.0;
return o;
}
half4 frag (v2f i) : COLOR0
{
half4 col = tex2D (mainTexture, i.uv);
half4 mip = tex2D (mipColorsTexture, i.mipuv);
half4 res;
res.rgb = lerp (col.rgb, mip.rgb, mip.a);
res.a = col.a;
return res;
}OHHHH，他的实现思路差不多就是我的意思！shader里的mainTextureSize，实际上就是URP下shader里我们能默认获取得到的BaseMap_TextureSize，其余的操作只是为了能根据距离动态判断纹理大小是否合适，根据判断结果给上红蓝色。
那我们就开始吧！首先是确定，怎么获取纹理？想起来了，可以从URP下自带的Rendering Debugger入手：
看看Rendering Debugger的逻辑
简单一点，我们打开URP的文件夹，搜索Debug
成功定位到Debugging3d.hlsl：
Debugging3D.hlsl
具体内容就不一句一句来了，单独挑一个，Material的：
你会发现！原来Debugger的逻辑并不是重新自己有一套shader，而是直接拿SurfaceData的东西用，输出想要的项就行了。
SurfaceData
之前扒URP的PBR Shader的时候就已经见过他了，SurfaceData是在SurfaceData.hlsl定义的结构体：
然后在LitInput.hlsl中定义了一个InitializeStandardLitSurfaceData()函数，去初始化SurfaceData：
尝试输出Surface.albedo
刚好我作为联系我有想要优化的项目，那就直接在项目中写个shader看看能不能成功提取SurfaceData.albedo吧！写个shader：
Shader "Debug/Debug Albedo"
{
SubShader
{
Tags{"RenderType" = "Opaque" "RenderPipeline" = "UniversalPipeline"}
Pass
{
HLSLPROGRAM
#pragma vertex LitPassVertex
#pragma fragment frag
#include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
#include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/SurfaceData.hlsl"
#include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/Shaders/LitInput.hlsl"
#include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/Shaders/LitForwardPass.hlsl"
float4 frag(Varyings input) : SV_TARGET {
UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(input);
UNITY_SETUP_STEREO_EYE_INDEX_POST_VERTEX(input);
#if defined(_PARALLAXMAP)
#if defined(REQUIRES_TANGENT_SPACE_VIEW_DIR_INTERPOLATOR)
half3 viewDirTS = input.viewDirTS;
#else
half3 viewDirTS = GetViewDirectionTangentSpace(input.tangentWS, input.normalWS, input.viewDirWS);
#endif
ApplyPerPixelDisplacement(viewDirTS, input.uv);
#endif
SurfaceData surfaceData;
InitializeStandardLitSurfaceData(input.uv, surfaceData);
return float4(surfaceData.albedo, 1);
}
ENDHLSL
}
}
}参考上面自己Debug的框架，给他做成开关放在Scene下的DrawMode里：
结果，，，Scene是全黑的，并没有单独展示Albedo：
哪里出错了？想起来，不会是因为BaseMap命名和采样的问题吧。为了测试我的想法是否正确，场景中拖个正方体，给他一个简单的shader，shader严格按照BaseMap来：
同样的DrawMode选择Albedo，居然出现了！
果然，验证了我的猜想。检查一下项目里的shader，发现shader都是拿ASE实现的，，，转化的命名什么的都有点混乱，，，
再拿个之前搭的模型为例吧：
同样的Shader：
成功了！调出了albedo，啊，可视化的途径我们算是找到了，接下来就是实现了！
URP下实现Mipmap可视化
给texture每个mip层赋值
这其实是最关键的一步——我们需要有图可采样成颜色。
Tutorial: Creating and modifying custom mipmaps - Texture Tools - NVIDIA Developer Forums
我尝试过Unity创建纹理，也尝试过PS、GIMP生成dds图，但是这俩好像只能打开dds却不能编辑每一个Mip层的颜色！！！
于是另寻他路：dds的目的是给每个mipLevel给一个颜色值，那我们直接获取mipmap的level，根据这个level值输出对应的颜色不就好了，也就是shader里实现这行采样代码：
half4 mip = tex2D (mipColorsTexture, i.mipuv);这里注意一下，tex2D的本质是什么？这是Unity提供的一个采样器，输入需要采样的纹理及对应的uv值，会进行采样，并根据纹理的设置生成mipmap。这里要关注另一个采样函数：tex2Dlod，这个是可以根据传入uv的.w分量信息指定mipmap层的。随便搜一下tex2Dlod的原理，就能明白了，比如这篇文章：MipMap的LOD实现原理 - 知乎里写的：
float mipmapLevel(float2 uv, float2 textureSize)
{
float dx = ddx(uv * textureSize.x);
float dy = ddy(uv * textureSize.y);
float d = max(dot(dx, dx), dot(dy, dy));
return 0.5 * log2(d);//0.5是技巧，本来是d的平方。
} 我直接在fragment shader里计算：
// 直接自己计算lod，参考tex2DLod
float2 mipUV = o.uv * o.mainTextureSize/ 8; // 参考文章的方案
float dx = ddx(mipUV); //
float dy = ddy(mipUV);
float px = 32 * dx;
float py = 32 * dy;
float lod = 0.5 * log2(max(dot(px, px), dot(py, py)));再写个函数，根据传入的lod值lerp我的颜色，颜色取值来自上面的那篇文章：
// 根据当前纹理的Mip层值返回给定颜色
float4 GetCurMipColorByManualColor(float mipLevel)
{
if(mipLevel==0) // 纹理压根没有开启mipmap
{
return real4(0.0,0.0,1.0,1); // 给.a为0，即baseMap
}
else
{
if(mipLevel < 1 ) // 代表着纹理太小了，给个蓝色
{
return lerp(real4(0.0,0.0,1.0,1),real4(0.0,0.0,1.0,0.8),mipLevel);
}
else if (mipLevel <2)
{
return lerp(real4(0.0,0.0,1.0,0.8),real4(1,1,1,0), mipLevel-1);
}
else if(mipLevel <3) // mip的正正好，于是.a值给0，意味着纹理此时恰到好处
{
return lerp(real4(1,1,1,0),real4(1.0,0.7,0.0,0.2),mipLevel-2);
}
else if(mipLevel <4)
{
return lerp(real4(1.0,0.7,0.0,0.2),real4(1.0,0.3,0.0,0.6),mipLevel-3);
}
else if(mipLevel <5) // mip太多了吧，意味着纹理太大了！因此给个更红的颜色
{
return lerp(real4(1.0,0.3,0.0,0.6),real4(1.0,0.0,0.0,0.8),mipLevel-4);
}
else
{
return real4(1.0,0.0,0.0,0.8); // mip了超大，直接给正红色，.a直接点满，完全为debug的颜色
}
}
}接着fragment shader里：
float3 baseColor = surfaceData.albedo;
float4 debugColor = GetCurMipColorByManualColor(lod);
float4 res;
res.rgb =lerp(baseColor.rgb, debugColor.rgb, debugColor.a); //由debugColor.a控制插值
res.a = 1;
return res;就是说，到这里就已经实现了！具体怎么把他搬进Scene视图下，前面列举了一个URP下别人实现Albedo可视化的框架，我是直接拿过来用了，他给了源码，所以脚本这里就不过多的介绍。
效果展示
放上一个跟固定管线里的相同模型、贴图的场景的mipmap可视化对比，左边是固定管线下，右边是我实现的：
可以看出在显示上是有一定偏差的，因为Unity内部到底是怎么做mipmap可视化，颜色如何规定的？颜色和mip层的关系是怎样的？没在源码中找到太多的依据。
但基本上算是实现了！虽然shader用了很多个if，但是只是一个debug环节，不用太考虑效率问题。总的来说这个方案学习过程中自己使用起来还是足够的！
文章写的很潦草，涉及到的内容太扩散了，其实也是我实现过程中的心路历程，希望看到这里的你能看懂！！！！