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使用插件修改UE5渲染管线

发表于 更新于 分类于 Valine：
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本文主要记录自己通过UE5 Plugin修改渲染管线的流程

使用插件修改UE5渲染管线

笔者最近需要在渲染管线中做相关GBuffer的修改处理，故笔者尝试使用UE的plugin插件来修改渲染管线，经过一周多的折腾研究，初步完成了拓展，故写下此篇笔记，希望对您有帮助。

在修改前我们需要先对引擎做一定拓展才方便我们读取到GBuffer相关数据。

扩展 Render Pipeline

打开ViewExtension 的 RDG 接口

需要修改引擎，开放GraphBuilder接口（此处需要手动添加）

开放GraphBuilder接口

渲染管线中添加对应RDG的渲染流程

修改GBuffer的SceneTexture Flag 以便Compute Shader使用

暴露引擎内部函数（可选）

在引擎中需要自己创建RENDERER_API类，并在该类中声明相关函数来调用引擎中的相关接口，从而实现在插件中调用引擎内部函数。（笔者需要调用到SceneView，所以创建了相应类后直接return）

至此，引擎侧的修改就OK了，接下来就是到Plugin侧做开发

逻辑层面

SceneViewExtensionBase

拓展UE底层渲染，笔者使用了FSceneViewExtensionBase这个类进行拓展。Scene View Extension是引擎提供的一个接口，原本设计是可以在后处理的某个pass后插入一个pass，其中就包括：

  • MotionBlur
  • Tonemap
  • FXAA
  • VisualizeDepthOfField

这四个阶段后插入pass。该接口只支持Deferred Shading Path。

在Deferred Shading Path中调用如下：

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for (int32 ViewExt = 0; ViewExt < ViewFamily.ViewExtensions.Num(); ++ViewExt)
			{
				for (int32 ViewIndex = 0; ViewIndex < ViewFamily.Views.Num(); ++ViewIndex)
				{
					FViewInfo& View = Views[ViewIndex];
					RDG_GPU_MASK_SCOPE(GraphBuilder, View.GPUMask);
					PostProcessingInputs.TranslucencyViewResourcesMap = FTranslucencyViewResourcesMap(TranslucencyResourceMap, ViewIndex);
					ViewFamily.ViewExtensions[ViewExt]->PrePostProcessPass_RenderThread(GraphBuilder, View, PostProcessingInputs);
				}
			}

在源码的Engine\Source\Runtime\Engine\Public\SceneViewExtension.h文件里，Epic在注释里给出了SceneViewExtension的推荐用法。这里我直接代入自己的代码做展示

首先要创建一个类，继承自FSceneViewExtensionBase。Note：第一个参数一定要是 FAutoRegister ，且要传递给 FSceneViewExtensionBase

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class FWetnessWaterSceneViewExtension : public FSceneViewExtensionBase
{
public:

	FWetnessWaterSceneViewExtension(const FAutoRegister& AutoRegister, UWetnessWaterSubsystem* InWorldSubsystem);

}
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FWetnessWaterSceneViewExtension::FWetnessWaterSceneViewExtension(const FAutoRegister& AutoRegister, UWetnessWaterSubsystem* InWorldSubsystem) 
	: FSceneViewExtensionBase(AutoRegister), WetnessWaterSubsystem(InWorldSubsystem)
{
	OwnerWorld = InWorldSubsystem->GetWorld();
}

然后继承ISceneViewExtension的5个纯虚函数。这里我创建多一个虚函数，方便后续操作及对应前面引擎侧的修改：

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//~ Begin FSceneViewExtensionBase Interface
	virtual void SetupViewFamily(FSceneViewFamily& InViewFamily) override {};
	virtual void SetupView(FSceneViewFamily& InViewFamily, FSceneView& InView) override {};
	virtual void BeginRenderViewFamily(FSceneViewFamily& InViewFamily) override;
	virtual void PreRenderViewFamily_RenderThread(FRHICommandListImmediate& RHICmdList, FSceneViewFamily& InViewFamily) override {};
	virtual void PreRenderView_RenderThread(FRHICommandListImmediate& RHICmdList, FSceneView& InView) override {};
	virtual void PostRenderBasePass_RenderThread(FRDGBuilder& GraphBuilder, FSceneView& InView) override;
	virtual void PostRenderBasePass_RenderThread(FRHICommandListImmediate& RHICmdList, FSceneView& InView) override {};
	virtual void PrePostProcessPass_RenderThread(FRDGBuilder& GraphBuilder, const FSceneView& View, const FPostProcessingInputs& Inputs) override {};
	//~ End FSceneViewExtensionBase Interface

接下来是实现相关函数。需要具体实现 BeginRenderViewFamily 和 PostRenderBasePass_RenderThread（GraphBuilder）

BeginRenderViewFamily 函数主要负责SceneView相关初始化的参数设置。

PostRenderBasePass_RenderThread 主要负责SceneView的相关渲染逻辑，其中包括AddPass也在此实现

Shader处理

这里直接使用了ComputeShader进行处理，所以只讲如何从Gbuffer中读取出相关数据。

首先我们需要声明创建Global Shader，并在Shader Parameter 中预留给传入shader的GBuffer的RWTexture2D。

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BEGIN_SHADER_PARAMETER_STRUCT(FParameters, )
		
		SHADER_PARAMETER_RDG_TEXTURE_UAV(RWTexture2D<float4>, GBufferBRWTexture)
		SHADER_PARAMETER_RDG_TEXTURE_UAV(RWTexture2D<float4>, GBufferCRWTexture)
		(...)
END_SHADER_PARAMETER_STRUCT()

然后在前面提到的PostRenderBasePass_RenderThread 实现函数中，由GBuffer中创建对应的UAV来进行后续Compute Shader的处理。

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PassParameters->GBufferBRWTexture = GraphBuilder.CreateUAV(FRDGTextureUAVDesc(SceneTextures.GBufferB,0));

并执行调用FComputeShaderUtils::AddPass操作将Compute Shader进行处理。

在Shader中执行相应的Encode和Decode操作及GBuffer修改后即可实现相关效果。

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void ApplyRainWetness(inout FRainWetnessModifiedParams ModifiedParams, FGBufferData GBuffer, float Porosity, float Wetness, float WaterSpecular)
{
	//Derken the albedo base on porosity, except if metallic
    ModifiedParams.BaseColor = GBuffer.BaseColor * lerp(1.0, 0.25, Wetness * Porosity * (1.0 - GBuffer.Metallic));

    // Generate a wet version of smoothness map using porosity and original smoothness
    float Smoothness = 1.0 - GBuffer.Roughness;
    float BaseSmoothness = lerp(0.9, 0.6, Porosity);
    float SmoothnessAdjustment = lerp(-0.3, 0.4, sqrt(Smoothness));
    float FinalSmoothness = saturate(BaseSmoothness + SmoothnessAdjustment);
    // The new smoothness should not be lower than before or higher than max of 0.9
    FinalSmoothness = clamp(FinalSmoothness, Smoothness, 0.9);

    // Apply new smoothness and reflectance
    Smoothness = lerp(Smoothness, FinalSmoothness, Wetness);
    ModifiedParams.Roughness = 1.0 - Smoothness;
    ModifiedParams.Specular = lerp(GBuffer.Specular, WaterSpecular, Wetness);
	ModifiedParams.WetnessShadow = Wetness;
}

此处为Shader中修改的函数。

修改结果如下：

总结

本文只做指引，希望对各位有所帮助~

参考

分享UE4虚幻引擎中通过材质球修改管线GBuffer的插件

UE源码剖析 - Scene View Extension__子宽的博客-CSDN博客_ue源码剖析

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