第3章. 省略 URP 的 FinalBlitPass 的方法

3.1. 什麼是 FinalBlitPass

在 URP 的渲染管線中，實際顯示在畫面上的是 BackBuffer。但 BackBuffer 是唯寫的，無法讀取。因此當存在後處理這類需要讀取中間結果作為輸入的處理時，相機會先繪製到中間紋理，最後再 Blit 到 BackBuffer。負責將這個中間紋理 Blit 到 BackBuffer 的，就是 URP 的 FinalBlitPass。它並非單純的複製，還一併負責輸出到畫面前所需的最終處理。

• 考慮相機 Viewport 的傳輸
• Linear→sRGB 轉換
• HDR Output 時的編碼與疊加 UI 的合成
• UV 原點不同時的 Y 翻轉
• 縮放時的濾波切換

3.1.1. 具備 FinalBlit 功能的 3 種 FinalBlitPass

負責「將中間紋理輸出到 BackBuffer」的通道，其實在 URP 中有 3 種，會依條件只選用其中 1 種。

UberPost

這是只要啟用後處理就會加入的通道，但在滿足以下條件時，也會兼任 FinalBlit 的功能。

• 是相機堆疊中的最後一個相機
• 不需要後述的 FinalPost
• 沒有在 AfterRenderingPostProcessing 之後執行的自訂通道

FinalPost

這是在啟用後處理、且存在 UberPost 無法處理完的「最終工序」時才會加入的通道。

1. FXAA
2. Linear 以外的升頻 … Point / FSR / STP 等。
3. TAA + CAS … 需要以獨立通道執行 RCAS 銳化

FinalBlitPass

這是上述兩者都沒有寫入 BackBuffer 時的最後防線。實際出現的主要是以下情況。

• 後處理停用，且存在中間紋理
• 後處理啟用，但其後還有自訂通道
• 後處理啟用，但存在 Camera.AddCommandBufferAsync 等擷取處理

整理 3 種通道的關係

3.2. 省略 FinalBlitPass 的方法

使用 URP 的後處理，或製作一般的自訂後處理時，都不需要在意 FinalBlitPass。但若加入了相當於「最終工序」的自訂通道，URP 的 FinalBlitPass 就會變成只多插入 1 次 Blit 的無用通道。因此從 Unity 6.3 開始，可以由自訂通道宣告「從現在起作用中的目標變為 BackBuffer」，藉此省略 URP 的 FinalBlitPass。

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var resourceData = frameData.Get<UniversalResourceData>();
resourceData.SwitchActiveTexturesToBackbuffer();

實作很單純（Runtime/FrameData/UniversalResourceData.cs）。

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public void SwitchActiveTexturesToBackbuffer()
{
    activeColorID = UniversalResourceData.ActiveID.BackBuffer;
    activeDepthID = UniversalResourceData.ActiveID.BackBuffer;
}

它只是改寫 frameData 上的 2 個 ID，完全不會執行 Blit、複製，也不會新增 RenderPass。這個 API 並非「傳輸處理」，而是對 URP 的宣告。activeColorTexture / activeDepthTexture 只是依據這個 ID 切換所回傳的 TextureHandle 的 switch。

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public TextureHandle activeColorTexture
{
    get
    {
        switch (activeColorID)
        {
            case ActiveID.Camera:     return cameraColor;
            case ActiveID.BackBuffer: return backBufferColor;
            ...
        }
    }
}

執行 SwitchActiveTexturesToBackbuffer() 之後，URP 的 FinalBlitPass 就不會再被產生。

3.2.1. 使用範例：自訂 FXAA

以自訂 FXAA 後處理為例，比較前後的差異。過去典型的流程需要 3 次 Blit。

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CameraColor → [FXAA] → FXAABuffer → [Blit] → CameraColor → [URP FinalBlit] → BackBuffer

Unity 6.0 以後可以直接替換 CameraColor，因此減少為 2 次，但仍需要名為 FXAABuffer 的中間紋理，FinalBlitPass 也仍會被建立。

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CameraColor → [FXAA] → FXAABuffer → [URP FinalBlit] → BackBuffer

在 Unity 6.3 使用 BackBuffer 切換後，只需 1 次即可。也不再需要中間紋理。

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CameraColor → [FXAA] → BackBuffer

程式碼如下。此外，以下的程式碼是為了呈現重點而部分節錄的內容，無法直接執行。

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private class PassData
{
    public TextureHandle Source;
    public TextureHandle Target;
    public Material FXAAMaterial;
}

public override void RecordRenderGraph(RenderGraph renderGraph, ContextContainer frameData)
{
    var cameraData = frameData.Get<UniversalCameraData>();
    var resourceData = frameData.Get<UniversalResourceData>();

    // 在切換前先取得 CameraColor
    var cameraColor = resourceData.activeColorTexture;

    // 之後的 activeColorTexture 會回傳 BackBufferColor
    // 如此一來 URP 的 FinalBlitPass 就不會被產生
    resourceData.SwitchActiveTexturesToBackbuffer();
    var backBufferColor = resourceData.activeColorTexture;

    // 判斷是否需要 LinearToSRGBConversion
    var requireSrgbConversion = cameraData.targetTexture == null
                                && Display.main.requiresSrgbBlitToBackbuffer;
    CoreUtils.SetKeyword(_fxaaMaterial, ShaderKeywordStrings.LinearToSRGBConversion, requireSrgbConversion);

    using (var builder = renderGraph.AddRasterRenderPass<PassData>("Custom FXAA Pass", out var passData))
    {
        passData.Source = cameraColor;
        passData.Target = backBufferColor;
        passData.FXAAMaterial = _fxaaMaterial;
        builder.SetRenderAttachment(backBufferColor, 0, AccessFlags.WriteAll);
        builder.UseTexture(passData.Source, AccessFlags.Read);
        builder.SetRenderFunc(static (PassData data, RasterGraphContext context) =>
        {
            // 只有在 Source 與 Target 的 UV 原點不同時才需要 Y 翻轉
            var yFlip = context.GetTextureUVOrigin(data.Source) != context.GetTextureUVOrigin(data.Target);
            var scaleBias = yFlip ? new Vector4(1, -1, 0, 1) : new Vector4(1, 1, 0, 0);
            Blitter.BlitTexture(context.cmd, data.Source, scaleBias, data.FXAAMaterial, 0);
        });
    }
}

在 Unity 6.0 中，FinalBlitPass 總是會被建立。

在 Unity 6.3 使用 BackBuffer 切換後，只需 1 次 Blit 即可完成 FXAA 處理，並直接輸出到 BackBuffer。

3.3. 省略 URP 的 FinalBlit 時的注意事項

SwitchActiveTexturesToBackbuffer() 只是改寫內部紋理 ID 的 API。反過來說，維持一致性的責任全在呼叫端。

3.3.1. 只在相機的最後呼叫 SwitchActiveTexturesToBackbuffer()

從呼叫這個 API 的瞬間起，之後所有通道的 activeColorTexture / activeDepthTexture 都會指向 BackBuffer。但 BackBuffer 無法讀取，因此所有讀取 activeColorTexture / activeDepthTexture 的後續處理都會失效。另外，cameraData.resolveFinalTarget == false（還有後續相機）時也不可切換。Overlay 相機的設計是疊加繪製到 CameraColor 上，若中途的相機直接寫入 BackBuffer，就會與後續相機的繪製結果混在一起，或被覆蓋而消失。因此，請將呼叫限定在最後一個相機中、緊接在執行最終輸出的自訂通道之前。

3.3.2. 在最後執行的自訂通道中實作 FinalBlit 的功能

省略 FinalBlitPass，意味著 FinalBlitPass 所負責的最終處理也會一併消失。需要由自訂通道來承擔。

Y 翻轉

當 Source 與 Target 的 UV 原點不一致時，若不翻轉，畫面就會上下顛倒。使用 Unity 6.3 新增的 GetTextureUVOrigin() 比較兩者來判斷。這個 API 只有 RasterGraphContext 等執行時的 GraphContext 才具備，因此必須在 SetRenderFunc 內呼叫，而不是在 RecordRenderGraph 的記錄階段。

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var yFlip = context.GetTextureUVOrigin(data.Source) != context.GetTextureUVOrigin(data.Target);
var scaleBias = yFlip ? new Vector4(1, -1, 0, 1) : new Vector4(1, 1, 0, 0);

另外，SystemInfo.graphicsUVStartsAtTop 只表示圖形 API 的 UV 慣例，無法用來判斷「這次的 Blit 是否需要翻轉」。

sRGB 轉換

需要依據 cameraData.requireSrgbConversion 設定 LinearToSRGBConversion 關鍵字，並在 Shader 端實作對應該關鍵字的轉換處理。

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var requireSrgbConversion = cameraData.targetTexture == null && Display.main.requiresSrgbBlitToBackbuffer;
cmd.SetKeyword(ShaderGlobalKeywords.LinearToSRGBConversion, data.requireSrgbConversion);

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#ifdef _LINEAR_TO_SRGB_CONVERSION
    color = LinearToSRGB(color);
#endif

Viewport 設定

Viewport 通常設定為全螢幕，但若想設定為全螢幕以外的範圍，就需要設定 Camera 的 Viewport。

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var targetViewPort = new Rect(0, 0, targetWidth, targetHeight);
cmd.SetViewport(targetViewPort);

HDR Output 與疊加 UI 合成

HDR 顯示器輸出時的編碼，以及 cameraData.rendersOverlayUI 為 true 時的疊加 UI 合成，原本也是 FinalBlitPass 的工作。需要支援 HDR 輸出的遊戲，必須使用 HDROutputUtils 實作同等的處理。

看起來要求很多，但只需實作專案實際會用到的功能即可。若是固定 SDR、Viewport 全螢幕、未使用疊加 UI 的遊戲，實際需要的就只有 Y 翻轉與 sRGB 轉換。

3.4. 總結

• URP 中負責最終輸出到 BackBuffer 的通道有 UberPost / FinalPost / FinalBlitPass 3 種，會依條件只選用其中 1 種
• 將自訂通道注入到 AfterRenderingPostProcessing 之後時，hasPassesAfterPostProcessing 會變為 true，FinalBlitPass 幾乎必定會被加入
• 使用 Unity 6.3 的 SwitchActiveTexturesToBackbuffer()，自訂通道就能直接輸出到 BackBuffer，省略這個 FinalBlitPass
• 但這個 API 只是改寫相機 ActiveColor/Depth Texture 的 ID 的宣告。前提是只在最後一個相機的最終通道中呼叫，並自行實作 Y 翻轉、sRGB 轉換、Viewport 等原本由 FinalBlitPass 負責的處理

在高解析度、行動裝置環境下，1 次全螢幕 Blit 是不可忽視的成本。對於擁有自訂後處理的專案而言，相當值得考慮。

3.5. 參考資料

• Unity Manual: Get data from the current frame in URP
  https://docs.unity3d.com/6000.3/Documentation/Manual/urp/accessing-frame-data.html
• Class UniversalResourceData | Universal Render Pipeline | 17.3
  https://docs.unity3d.com/Packages/com.unity.render-pipelines.universal@17.3/api/UnityEngine.Rendering.Universal.UniversalResourceData.html
• Struct RasterGraphContext | Scriptable Render Pipeline Core | 17.3
  https://docs.unity3d.com/Packages/com.unity.render-pipelines.core@17.3/api/UnityEngine.Rendering.RenderGraphModule.RasterGraphContext.html