如何生成自定义渲染Pass？LiliumToonGraph 的 Lilium Toon Target 源码完整剖析

如何生成自定义渲染Pass？LiliumToonGraph 的 Lilium Toon Target 源码完整剖析

【免费下载链接】LiliumToonGraphUniversalRP Toon Shader with ShaderGraph项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/li/LiliumToonGraph

LiliumToonGraph 是一款基于 UniversalRP 的卡通（Toon）着色器项目，它让 ShaderGraph 用户也能在 URP 中玩转卡通渲染。本文从 Lilium Toon Target（自定义渲染 Target）入手，拆解 ToonTarget.cs 如何一步步生成 Forward、Outline、ShadowCaster、DepthOnly 四个自定义渲染 Pass，并教你扩展自己的 Pass。

上图为项目示例场景中的 Lilium Toon Target ShaderGraph：左侧 MasterStack 上可见 Position/Normal/Tangent 与 Base Color 等输出插槽，右侧 Inspector 展示了该 Target 的属性面板。

一、为什么自定义渲染Pass需要自定义 Target

在 Unity 的 ShaderGraph 中，MasterStack 上的 Target 决定了最终生成的 SubShader 包含哪些渲染 Pass。URP 自带的UniversalTarget 只会生成 URP 标准的 Pass 组合，无法满足"卡通描边"这类需求——描边本质上是一个额外的渲染通道。

LiliumToonGraph 的思路是：改造 UniversalTarget，克隆出自己的 Lilium Toon Target，在生成阶段注入自定义 Pass。由于需要访问 ShaderGraph 包的非公开（Internal）类，作者还用一个巧妙手段——把程序集命名为 HDRP 的编辑器程序集名，从而"伪装"出访问权限（见 LiliumToonGraph.Editor.asmdef）：

"name": "Unity.RenderPipelines.HighDefinition.Editor"

这也是 README.md 中"HDRP 伪装"一节解释的原理。💡

创建入口则由菜单命令提供，见 CreateToonShaderGraph.cs：在 Project 窗口右键 →Create > Shader > Universal Render Pipeline > Lilium Toon Shader Graph，即可生成带 Toon Target 的 ShaderGraph。

二、PassDescriptor：自定义渲染Pass的"配方"

每个 Pass 由一个PassDescriptor描述，它规定了 Pass 的完整生成配方，核心字段如下：

以核心 Pass（DepthOnly / ShadowCaster）为例，见 ToonTarget.cs#L302-L355：ShadowCaster 只开放 Alpha 相关片元插槽（FragmentAlphaOnly掩码），并强制要求normalOS字段用于阴影偏移——这正是端口掩码的典型用法：同一个 MasterStack，不同 Pass 看到不同的插槽。

三、ToonTarget 默认生成的 4 个渲染 Pass

在SubShaders区域（ToonTarget.cs#L409-L452），Target 声明了两组 SubShader：Unlit与UnlitDOTS（DOTS 版本只是替换为 DOTS 实例化 pragmas），每组按顺序包含 4 个 Pass：

注意主 Pass 的displayName是 "Lilium Toon" 但lightMode是 URP 标准的UniversalForward——这样既保持与 URP 渲染管线兼容，又能注入自己的 hlsl：ToonIncludes.Forward 在片元图执行完之后追加 ToonForwardPass.hlsl，构建InputData供卡通光照子图使用。

四、描边Pass剖析：Cull Front 反转网格

描边 Pass 是 Lilium Toon Target 的招牌功能，其实现非常简洁，靠两点配合：

1. 反转渲染状态。见 ToonRenderStates.Outline：

ZTest Less + ZWrite On // 让背面被正面深度挡掉，只在轮廓外可见 Cull Front // 丢弃正面、只渲染背面网格

2. 顶点阶段外扩 + 片元阶段输出描边色。在 ToonOutlinePass.hlsl 中，顶点函数把 MasterStack 的OutlinePosition插槽结果赋给input.positionOS（外扩后的位置）；片元函数最终返回half4(surfaceDescription.OutlineColor, alpha)（ToonOutlinePass.hlsl#L133-L156）——描边颜色完全由 ShaderGraph 节点驱动。

描边 Pass 的端口掩码（ToonBlockMasks）额外开放了OutlineWidth与OutlinePosition两个顶点插槽，以及OutlineColor片元插槽。

五、自定义插槽如何接入 Pass

除了内置的 URP 插槽，Target 还声明了自己的插槽字段 ToonBlockFields.cs：

• OutlinePosition（顶点阶段，Position 控制）
• OutlineColor（片元阶段，颜色控制，默认灰色）

这些插槽通过GetActiveBlocks（ToonTarget.cs#L207-L219）注册到 MasterStack，之后在 PassDescriptor 的端口掩码中按需开放——"声明插槽 → 注册到 Target → Pass 端口掩码放行"，三者缺一不可，这就是 ShaderGraph 自定义渲染 Pass 的完整接线方式。

Target 的属性面板（Surface 类型、Alpha 混合模式、Alpha Clipping、法线空间等）则在GetPropertiesGUI中定义，并驱动renderQueue/renderType（ToonTarget.cs#L108-L130），最终在Setup里写入各 SubShader 的渲染状态（ToonTarget.cs#L153-L175）。

六、动手：如何生成自己的自定义渲染Pass

给 Lilium Toon Target 追加一个新 Pass（例如一个"发光预渲染"通道）的标准步骤：

1. 新建 PassDescriptor：参照UnlitPasses结构，填写displayName、唯一的referenceName和lightMode（需要状态机匹配则写明，否则留空）；
2. 配置端口掩码：用validVertexBlocks/validPixelBlocks决定新 Pass 能读取哪些插槽（可复用CoreBlockMasks中现成的组合）；
3. 声明渲染状态与编译指令：设置renderStates（ZTest/Cull/Blend）、pragmas（建议至少包含 target 2.0 与 instancing）；
4. 附加 hlsl：在includes中用IncludeLocation.Postgraph追加你自己的 Pass 实现文件，像ToonIncludes.Outline那样（ToonTarget.cs#L930-L939）；
5. 挂载到 SubShader：把新 Pass 加入SubShaders.Unlit.passes的 PassCollection（注意放在 ShadowCaster/DepthOnly 之前，保证按预期顺序执行）；
6. 修改 kSourceCodeGuid：源码依赖的 GUID 变化后需要所有 ShaderGraph 重新追加 Target——这也是 CHANGELOG.md 中 0.4.0 版本提示"所有 ShaderGraph 需要重新做 Target 再追加作业"的原因。⚠️

需要提醒的是：由于 LiliumToonGraph 依赖非公开 API，对 URP 版本不具前后兼容性，升级 URP 后可能需要重新调整 Target 代码。

七、相关文件清单

• Target 主体与 Pass 定义：ToonTarget.cs
• 自定义插槽字段：ToonBlockFields.cs
• 主 Pass 片元实现：ToonForwardPass.hlsl
• 描边 Pass 实现：ToonOutlinePass.hlsl
• 创建菜单入口：CreateToonShaderGraph.cs
• 示例 ShaderGraph 与场景：Toon.shadergraph、ToonSample.unity

小结：Lilium Toon Target 展示了 ShaderGraph 自定义 Target 生成渲染 Pass 的完整链路——用PassDescriptor写配方、用端口掩码切插槽、用 Postgraph include 注入 hlsl、用SubShaderDescriptor组装 Pass 序列。理解了这套机制，你就能为 URP 的 ShaderGraph 加描边、加发光、加任何你需要的自定义渲染通道。

【免费下载链接】LiliumToonGraphUniversalRP Toon Shader with ShaderGraph项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/li/LiliumToonGraph