Unity将预制体渲染到RenderTexture上

前言

        本篇文章会介绍一个简单想法，所以会有很多限制。比如无法设置光源、对预制体中的物体位置有一定的要求和在使用Unity默认的URP材质有一些奇怪的bug。

环境

    Windows11
    Unity2022.3.56f1c1

正文

        本篇文章的想法非常简单简单到我都觉得水的程度。我们只要使用Unity提供的CommandBuffer就可以实现了。首先我们先设定好摄像机。不过我们不是真的要创建一个Camera组件，而是我们设定一个虚拟的摄像机。这个摄像机的屏幕比就是我们要渲染的RenderTexture的长宽比。然后我们再定好摄像机是否要进行透视投影，如果是透视投影的话，fov（Field of view）是多少。如果是 正交投影的话，它窗口的大小又要是多少等等。最终我们通过这些属性建立我们投影矩阵和视图矩阵。听到这，如果你不了解整体的渲染流程或许你会很懵逼。所以我这边提供给你一个简单方法。我们只需要拿一个空场景设定好这个空场景的中的摄像机参数，千万别忘记将Unity编辑器的Game视图大小设定为和RendertTexture一样。这时候我们只需要输出这个摄像机的投影矩阵和视图矩阵就好了，即Camera.main.projectionMatrix;Camera.main.worldToCameraMatrix;。接下来我们只要遍历预制体中的所有的Render组件并通过CommandBuffer.DrawRender进行渲染就好了。完整代码如下所示：

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using UnityEngine;
using UnityEngine.Rendering;

namespace JustFun
{
    [ExecuteAlways]
    public class RenderPrefabToRT : MonoBehaviour
    {
        public GameObject prefab;
        public RenderTexture renderTexture;
        [Min(0.1f)]
        public float cameraFov;
        // 是否要透视投影
        public bool isPerspective;

        public bool render;

        public CommandBuffer cmd;

        private void Update()
        {
            if (render)
            {
                RenderPerfab();
                render = false;
            }
        }

        public void RenderPerfab()
        {
            if(prefab != null && renderTexture != null)
            {
                if(cmd == null)
                    cmd = new CommandBuffer();
                cmd.Clear();
                cmd.SetRenderTarget(renderTexture);
                cmd.ClearRenderTarget(true, true, Color.clear);
                Graphics.ExecuteCommandBuffer(cmd);

                // 我这里是自建矩阵
                // 这里的摄像机被放置在原点的位置并且看向z轴正方向

                var worldToCameraMatrix = new Matrix4x4(
                    new Vector4(1, 0, 0, 0),
                    new Vector4(0, 1, 0, 0),
                    new Vector4(0, 0, -1, 0),
                    new Vector4(0, 0, 0, 1));
                Matrix4x4 projectMatrix;
                float rate = renderTexture.height * 1.0f / renderTexture.width;
                if (isPerspective)
                {
                    var tan = Mathf.Tan(cameraFov * Mathf.PI / 180);
                    projectMatrix = new Matrix4x4(
                        new Vector4(tan / rate, 0, 0, 0),
                        new Vector4(0, tan, 0, 0),
                        new Vector4(0, 0, -1.00006f, -1),
                        new Vector4(0, 0, -0.06000f, 0));
                }
                else
                {
                    projectMatrix = new Matrix4x4(
                        new Vector4(rate / cameraFov, 0, 0, 0),
                        new Vector4(0, 1 / cameraFov, 0, 0),
                        new Vector4(0, 0, -0.002f, 0),
                        new Vector4(0, 0, -1.0006f, 1));

                }
                cmd.SetViewProjectionMatrices(worldToCameraMatrix, projectMatrix);
                var renders = prefab.GetComponentsInChildren<Renderer>();
                foreach (var i in renders)
                {
                    cmd.DrawRenderer(i, i.sharedMaterial);
                }
                Graphics.ExecuteCommandBuffer(cmd);
                Debug.Log("执行完毕");
            }
        }
    }
}

如果大家对矩阵如何创建感兴趣的话，大家可以自行搜索一下。这里我偷懒，并不想多讲。如果实在不理解，不如按照我的方法来做一下。不过正如我前文所说，这里我们无法设定光的信息。而且在我实践下，在渲染Unity的URP默认材质尤其是非透明材质的时候经常会出现图像丢失的问题。我认为是深度检测没通过，因为透明材质还是可以正常渲染的，但是我没想明白为什么没通过。简单一点的做法是不要使用这个默认材质，毕竟我们无法受光，那就用自己的写的Shader来代替。

闲言碎语

        类似的需求，我24年就和朋友讨论的时候实现过一次。没想到今年，他又来问了我一次。我实在觉得有趣便在这次记录下来了。下次他再来找我，我就直接把这篇文章甩到他脸上(๑¯㉨¯๑)。