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了解一下Unity的RenderQueue

news 来源：原创 2025/8/26 12:48:08

在Unity中，场景里的每个物体都需要通过渲染管线绘制到屏幕上。渲染管线处理光照、材质、纹理等信息，最终决定物体的显示效果。但当场景中有多个物体时，它们的绘制顺序会直接影响画面结果，尤其是在涉及透明物体或特效时。这时，RenderQueue就派上用场了——它是一个用来控制物体渲染顺序的工具。

基本概念

什么是RenderQueue？

简单来说，RenderQueue（渲染队列）是Unity用来管理物体绘制顺序的系统。每个材质都有一个队列值（通常是一个整数），这个值决定了物体在渲染时的先后顺序。队列值越小，物体越先绘制；队列值越大，物体越后绘制。

Unity为我们预定义了一些常见的RenderQueue值，方便开发者快速使用：

Background (1000): 用于最早绘制的内容，通常是天空盒 (Skybox) 或背景图像。
Geometry (2000): 默认值，用于绝大多数不透明物体。Unity 会对这个队列中的物体进行优化排序（通常是基于性能考虑的前后排序）。
AlphaTest (2450): 用于需要进行 Alpha 测试（像素级剔除，即 Cutout 效果，像树叶、铁丝网）的物体。这些物体虽然有“透明”部分，但它们的绘制方式更接近不透明物体（会写入深度缓冲），因此在不透明物体之后、真正的半透明物体之前绘制。
GeometryLast (2500): 在 AlphaTest 之后，Transparent 之前的一个队列，用途相对较少，用于某些特殊效果。
Transparent (3000): 用于需要进行 Alpha 混合 (Alpha Blending) 的半透明物体，如玻璃、粒子、鬼影效果等。这个队列中的物体通常会基于它们距离摄像机的远近进行从后向前的排序，以保证混合效果正确。
Overlay (4000): 用于最后绘制的内容，确保它们显示在所有其他物体之上。常用于 UI 元素、镜头光晕、诊断信息显示等。

这些预定义值就像是“优先级标签”，帮助Unity决定哪些物体先画，哪些后画。

工作原理

当Unity渲染一帧时，它会按照以下逻辑处理所有可见物体：

收集场景中所有可见对象
按材质的RenderQueue值对这些对象进行排序
从低到高依次渲染每个队列中的对象
在同一队列内，Unity会根据渲染状态变化最小化的原则进一步排序以优化性能

在同一个 RenderQueue 值内，物体的具体绘制顺序也可能被 Unity 根据队列的类型进行排序。例如，Geometry 队列倾向于从前向后（优化），而 Transparent 队列倾向于从后向前（正确性）。

这种机制确保了透明物体在不透明物体之后渲染，以及特效在大部分内容之后叠加上去。

如何设置RenderQueue

通过Inspector设置

选择材质
将Shader设置为需要的着色器
在Inspector中找到"Rendering Mode"或展开材质设置
可以看到"Render Queue"选项
输入所需的队列值或使用预设下拉菜单

通过代码设置

使用Material.renderQueue属性来动态设置队列值。
示例代码：

// 设置材质的渲染队列
Material material = GetComponent<Renderer>().material;
material.renderQueue = 2500; // 设置为AlphaTest和Transparent之间// 使用预定义值
material.renderQueue = (int)UnityEngine.Rendering.RenderQueue.Transparent;// 在着色器中设置
Shader.PropertyToID("_QueueOffset");
material.SetInt("_QueueOffset", 50); // 在基础队列上偏移50

4.3 在Shader中定义

在编写Shader时，可以通过Tags指定队列。
示例

// 在着色器中设置默认RenderQueue
Shader "Custom/MyTransparentShader"
{Properties{_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}}SubShader{Tags { "Queue" = "Transparent" } // 设置为3000// 或使用数值// Tags { "Queue" = "Geometry+100" } // 设置为2100// 着色器内容...}
}

这三种方法各有优势：Inspector适合快速调整，脚本适合动态控制，Shader适合批量定义。

为什么渲染顺序很重要？

渲染顺序直接影响物体的显示效果，尤其是在处理透明和不透明物体时。Unity的渲染规则是：

不透明物体：通常先绘制（比如Geometry队列，2000），这样它们能正确遮挡后面的物体。
透明物体：通常后绘制（比如Transparent队列，2500），这样可以正确混合它们与背景的颜色。

如果顺序错了，可能会出现问题。比如，一个透明的玻璃如果比后面的墙先绘制，墙可能会完全遮住玻璃，导致透明效果失效。

RenderQueue 的常见应用场景

解决透明排序问题: 最常见的用途。如果两个透明物体（都在 Transparent 队列）排序不正确，可以尝试将需要先画的那个物体的 RenderQueue 稍微降低一点（如 Transparent-1），或者需要后画的那个稍微提高一点（如 Transparent+1）。
UI 渲染: Unity 的 UI 系统（UGUI Canvas）内部会自动管理其元素的 RenderQueue，通常将它们放置在 Overlay 队列或更高的值，以确保 UI 绘制在 3D 场景之上。Canvas 上的 Sorting Order 和 Order in Layer 提供了在 UI 内部更精细的排序控制。
特殊效果:
- X光/透视效果: 可能需要将同一个物体绘制两次。一次使用普通材质在 Geometry 队列绘制，另一次使用特殊的 X 光 Shader 在更高的队列（如 Transparent 或 Overlay）绘制，并可能配合修改深度测试 (ZTest) 来实现穿透效果。
- 描边效果: 描边通常也需要特定的 RenderQueue 设置和深度测试技巧。
- 贴花 (Decals): 贴花需要正确地绘制在物体表面，也常常需要调整 RenderQueue 和深度偏移。

使用示例

下面通过两个实际例子，展示如何使用RenderQueue解决问题。

示例1：调整UI元素的渲染顺序

假设你有一个UI面板和一个特效，你希望特效显示在UI之上。

using UnityEngine;public class UIOrderExample : MonoBehaviour
{public Material uiMaterial;     // UI面板的材质public Material effectMaterial; // 特效的材质void Start(){uiMaterial.renderQueue = 3000;     // UI使用Overlay队列effectMaterial.renderQueue = 3100; // 特效队列值更大，渲染在UI之上}
}

效果：

UI面板先渲染（3000）。
特效后渲染（3100），显示在UI之上。

示例2：处理透明物体的渲染

场景中有一个不透明的墙和一个透明的玻璃，你希望玻璃显示在墙前面并呈现透明效果。

using UnityEngine;public class TransparentOrderExample : MonoBehaviour
{public Material wallMaterial;  // 墙的材质public Material glassMaterial; // 玻璃的材质void Start(){wallMaterial.renderQueue = 2000;  // Geometry队列glassMaterial.renderQueue = 2500; // Transparent队列}
}

效果：

墙先渲染（2000），作为背景。
玻璃后渲染（2500），正确显示透明效果。

注意事项

在使用RenderQueue时，有几个关键点需要记住：

队列值范围
- RenderQueue的有效范围是0到5000。
- 自定义值时，建议在预定义队列之间插入（比如2001、2501），避免冲突。
优先使用标准队列
- 尽可能使用 Unity 预定义的队列名称 (Geometry, Transparent等)，它们代表了通用的渲染意图。
使用相对偏移进行微调
- 当需要精确控制同一类物体（如都是透明物体）的绘制顺序时，使用 +1, -1 等相对偏移通常比设置一个随意的绝对数值更好维护。
渲染顺序与深度测试
- RenderQueue决定绘制顺序，但深度测试（ZTest）也会影响最终结果。
- 比如，一个队列值更大的物体如果离相机更远，可能仍会被遮挡。
透明物体的排序
- 对于多个透明物体，Unity会根据物体中心到相机的距离自动排序。
- 如果需要精确控制，可以手动调整它们的RenderQueue值。
理解与 Sorting Layer/Order in Layer 的关系
- 对于 2D 精灵 (Sprite Renderer) 和 UI (Canvas)，Unity 提供了 Sorting Layer 和 Order in Layer。它们提供了在特定 RenderQueue 范围（主要是 Transparent 及以后）内的更细粒度的排序控制。可以认为 RenderQueue 是第一层粗略分组，Sorting Layer/Order in Layer 是在这些组内的精细排序。渲染时先比较 RenderQueue，再比较 Sorting Layer，最后比较 Order in Layer。
注意脚本修改的性能影响
- 动态修改 material.renderQueue 会创建材质实例，可能影响批处理。评估性能影响，考虑是否可以通过其他方式（如修改 Shader 或使用 sharedMaterial）达到目的。
使用 Frame Debugger
- Unity 的 Frame Debugger (Window -> Analysis -> Frame Debugger) 是调试渲染顺序问题的强大工具。你可以逐个 Draw Call 查看，检查每个调用的 RenderQueue 值，以及它们实际的绘制顺序。