使用Unity的全新HDRP场景模板进行学习和创作

Unity高清渲染管道（HDRP）的最新模板可以帮助软件使用的初学者学会使用多房间照明设置、基于物理的照明强度设置等多种功能。

在全新的Unity HDRP场景模板中，房间的场景是由一些游戏行业老手创建的。他们由3D环境艺术家、VFX特效艺术家、灯光艺术家和技术艺术家所组成。这些艺术家们之前参与过如：刺客信条、蝙蝠侠：阿卡姆骑士、孤岛危机、FIFA、侠盗猎车手、极品飞车、荒野大镖客和看门狗等众多世界著名的游戏开发与设计工作。

下面就让我们来看看作为初学者的我们将如何应用此模板进行学习吧~

要想使用此模板，首先你需要下载Unity 2020.2并在控制中心选择开始了一个HDRP项目。创建新项目，选择高清渲染管道模板，并点击创建按钮。

此外你还可以使用Unity的Furioos云平台从云中流式传输模板，只需要一个网络浏览器就可以办到这些事情。需要注意的是此模板需要鼠标和键盘输入，而且如果你使用的是云平台你访问时间将被限制为5分钟。

为什么要使用新模板？

HDRP有一套为高端硬件(台式电脑和游戏主机)的高保真图形定制的功能。HDRP使用的一些技术和概念对于新人或不熟悉行业标准和摄影概念的人来说可能很难理解。这就是为什么Unity选择创建了这个全新的HDRP模板作为学习工具的原因。

在过去的几年里，你可能使用过以下的模板，旧模板以一个微小的建筑工地为场景。这个模板缺乏物理上正确的照明设置，这是理解HDRP新特色的一个最为显著的缺点。

之前的HDRP旧模板

更准确地说，旧模板中的太阳强度被设置为10，000勒克斯，比实际的太阳强度低10倍。这对整个照明系统有着巨大的影响，尤其是对曝光和其他光源的校准。这种不正确的设置给想要采用基于物理因素建立工作流程的艺术家和设计师带来了很多困惑，初学者也必然会被所选值的随机性所困惑。

通过听取用户的反馈，Unity了解到他们的用户更想要的是由内部到外部过渡的例子。这些场景可能很难处理，因为明亮的室外区域和较暗的人工照明的室内区域之间的曝光差异很大。

为了帮助初学者理解照明是如何设置的，Unity还特别准备了一份带非常重要的备忘单。在这份清单中大家会发现共同的光源下不同场景的色温、亮度和曝光值，可以通过曝光分量来进行调节。

HDRP的体积系统虽然在许多AAA引擎中很常见，但对于不熟悉全局卷和本地覆盖的层次概念的初学者来说，这可能是极其深奥的知识——全局卷和本地覆盖是处理每个位置的渲染设置所必需的。顺便一提以前的模板仅由一个区域组成，因此无法展示体积系统的巨大潜力。

HDRP的新模板有什么新内容？

新模板是以物理方式建立的，模板中的光线被设定为强度为100，000勒克斯的真实太阳的光照，以确保每个位置都有正确的曝光。初学者现在拥有了一个很好的为他们的场景模拟打光的模板，由于光线已经被正确地调整过了，所以他们可以放心的地使用这个模板进行实验而不用再担心光线出错的问题。

当你打开HDRP模板，你会发现三个相互连接的房间有独特的氛围和照明设置。每个区域都有一套自己的本地卷来使用全新自动直方图模式处理光线的曝光程度。这些本地卷还包括各种其他HDRP设置，如体积雾和白平衡等功能，以模拟大脑的自然动作或相机的自动白平衡模式。

三室布局(侧视图)

当然你也可以通过进入播放模式来探索周围环境，并以观察者的视角欣赏环境。你只需要像操作游戏一样按下键盘上的W、A、S、D键移动，然后用鼠标四处查看。

房间一

第一个房间是由一个圆形阳光照射的竞技场和一个大型混凝土平台组成，非常适合在低噪音环境中测试你的产品。这个地区充分利用了HDRP的贴花投影仪模拟了墙面与地面的污垢和水坑，他们还通过打破混凝土材料上原有的明显纹理的来提供更多的视觉变化。

房间二

穿过楼梯我们来到第二个房间，你会发现第二个房间拥有一个可以自然采光的内部空间，以及一个被玻璃墙环绕的树箱，第二间屋子里有大量先进的材料，如透明材料、表面散射材料和镶嵌材料。该区域还提供了几个基于GPU的特殊效果，以浮尘和树箱内蝴蝶的形式表现。自定义密度体积模拟了箱子附近较高的湿度，并在箱子周围制造出了完美的光线效果。

另外这个房间是展示HDRP GPU光照映射器各种能力的绝佳场所。因为大部分间接照明都是由天花板上的唯一开口提供的。这使得太阳和天空的光反射呈现出平滑而美丽的光线梯度，通过在特定墙壁上使用的鲜艳的油漆也可以再次强调这一点。

房间三

当你沿着通向第三个也是最后一个房间的坡道走去，在尽头你会发现一个超极简主义风格的生活空间，配有实时聚光灯、一套三盏吸顶灯和一个长长的条形灯，这个房间也再次利用了GPU光照映射器。

这个空间的大部分照明是由人造光产生的，并广泛使用软阴影、光cookies（投影纹理）和精心放置的反射探测器。当你靠近灯时，细微的灰尘点会随着它们穿过光束而发光。

全新模板的约束与艺术风格

首先，要注意的是这个项目的主要限制是100兆字节的限制！按照今天的标准，这是一个非常小的数据量，尤其是涉及到纹理预算时，尤其是反照率、法线、光照图和反射探测器。但是，数据较小的模板大小允许用户非常快速地下载和导入HDRP软件包，并且当此模板在投入生产时他的大小将符合可脚本化渲染管道(SRP)模板的内部大小限制。

场景的线框(鸟瞰图)

为了充分利用数据预算，Unity决定采用比较精简的建筑风格：造型强烈，材料简单以及少量可重复使用的道具。他们在此模板中没有使用复杂的几何形状，尤其是弯曲和倾斜的几何形状，当涉及到光照烘焙和箱形渲染游戏对象的放置时，例如反射探测器和体积，这可能会导致渲染会出现一些问题。

为了更好的服务skybox，Unity决定不包含自定义(和内存密集型)HDRI纹理，因为它会从根本上增加模板的大小。相对的他们依靠内置的低分辨率——来自HDRP的HDRI。主要缺点也很明显它不包括sun disk。

最后，100兆字节限制的主要受害者之一是反射探测器。因此他们必须使用256像素的最大分辨率，以最小化场景中18个反射探测器的内存占用。

这种分辨率在游戏中很常见。但是，如果你需要镜像的清晰反射，你可以提高HDRP的反射探测器分辨率，然后在本地计算机上重新设置反射探测器的基础。显然，探测缓存的分辨率和大小，对内存的性能影响会增加。

质量水平

新的模板提供多种质量等级，可在各种硬件上运行。例如，在低质量模式下，禁用体积雾以最大化帧速率。在标尺的另一端，高质量设置提供具有半影近似的软阴影和具有更高样本数的效果。

该项目使用混合实时灯光、灯光地图和灯光探测器。整个结构和最大的有利条件便是利用了GPU光照映射器。因此，大多数灯光可以设置为混合的，并使用烘焙间接模式。这提供了柔和的光反弹以及美丽平滑的遮挡阴影，同时确保直接照明和阴影保持完全实时。

光探测器可视化

相比之下，小物体依赖于分布在整个场景中的光探测器网络，而不是较慢的光映射方法

此外，为了让用户体验不同级别的间接照明质量，Unity为图形处理器灯光映射器提供了几个灯光烘焙预设，可通过照明设置进行选择。例如，当使用你是用的显卡是Geforce RTX 2070 Super时，Draft预设应该在10秒内产生非常快速但模糊的结果，非常适合快速迭代，而Ultra设置将在四分钟内产生非常干净的光照图，以实现产品级别的渲染。

然而，根据用户的GPU不同，显示效果可能也会有所不同。因此，建议大家尝试不同的参数，这些参数会极大地影响质量和烘焙时间，尤其是间接样品的计数和纹理密度。

总结

全新的HDRP场景模板为我们带来了全新的功能。更加真实的光线表现可以帮助到更多基于物理元素开发游戏与创造场景的艺术家们创造出更加真实、自然地世界。

相比于之前模板全新的模板容量更小但效果表现力却更强。低于100M的容量使得来自世界各地的艺术家们可以随时随地的下载并使用此模板。虽然全新的模板中还是存在着一些零零总总的问题，但我们相信随着Unity软件版本的不断更新，技术的不断发展，这些对开发者造成影响的小问题终究会在之后的版本中得到相应的解决。