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【光照】UnityURP渲染中的HDR

news 2025/10/14 11:17:44

【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达

HDR 概述

高动态范围(HDR)渲染是Unity通用渲染管线(URP)中的关键技术，它解决了传统低动态范围(LDR)渲染无法准确表现真实世界光照强度范围的问题。在真实世界中，光照强度的变化范围极大(从阴暗室内到阳光直射可达100,000:1)，而传统8位LDR渲染只能表示256:1的范围，导致亮部细节丢失(过曝)或暗部细节不足。

URP通过HDR渲染实现了以下关键改进：

更广的光照范围：使用浮点纹理存储光照信息，能够表示更大范围的亮度值
更真实的Bloom效果：避免传统LDR下Bloom产生的"萤火虫"现象(闪烁亮点)
更精确的色调映射：支持多种色调映射模式将HDR值转换为屏幕显示的LDR值

URP中HDR的具体实现方式

URP采用以下技术实现HDR渲染：

渲染到HDR纹理

URP使用浮点精度的RenderTexture(通常是R16G16B16A16格式)作为中间渲染目标，而非传统的8位纹理。这使得它可以存储超出[0,1]范围的光照值，保留亮部和暗部细节。

Bloom效果的优化

URP的Bloom实现包含两个关键优化：

‌散射控制‌：通过调节Bloom散射参数，控制光晕的扩散范围和柔和度
‌亮度阈值‌：设置阈值过滤掉低亮度像素，只对足够亮的区域应用Bloom

色调映射

URP支持多种色调映射算子(如ACES、Neutral、Reinhard等)，将HDR值转换为适合屏幕显示的LDR值。这些算子各有特点：

ACES：电影级色调映射，高对比度和鲜艳色彩
Neutral：保持自然色彩，适合需要准确色彩表现的场景
Reinhard：简单有效的全局色调映射

URP使用HDR的原因

URP选择实现HDR主要基于以下考虑：

‌移动设备性能提升‌：

现代移动GPU已能较好支持浮点纹理和HDR管线

‌视觉效果需求‌：

HDR是高品质渲染的基础，可实现更真实的Bloom、光晕等效果

‌管线统一性‌：

与HDRP保持概念一致，便于开发者迁移项目

‌后处理质量‌：

HDR为后续的色彩分级、曝光调整等提供更好的数据基础

URP中HDR的具体使用示例

以下是在URP中配置和使用HDR的完整过程：

启用HDR渲染

在URP Asset中启用HDR：

选择项目中的URP Asset(通常位于Settings文件夹)
在Inspector中找到"Post-processing"部分
勾选"HDR"选项

配置Bloom效果

csharp
// 通过代码动态调整Bloom参数
using UnityEngine.Rendering.Universal;public class BloomController : MonoBehaviour {public Volume postProcessVolume;private Bloom bloom;void Start() {postProcessVolume.profile.TryGet(out bloom);}public void SetBloomIntensity(float intensity) {bloom.intensity.value = intensity;}public void SetBloomThreshold(float threshold) {bloom.threshold.value = threshold;}
}