【Unity笔记】基于不同渲染管线的天空盒曝光度控制组件（SkyboxExposureController）——参数化控制设计与实现

引言

天空盒曝光度控制是 Unity 项目中优化视觉效果的关键功能，尤其在动态天气、日夜循环或 HDR 渲染场景中。通过参数化组件 SkyboxExposureController，可以实时调整天空盒的亮度/曝光值，支持 Built-in Render Pipeline（内置管线）、Universal Render Pipeline (URP) 和 High Definition Render Pipeline (HDRP)。在 Built-in 中，通过自定义着色器或环境光调整；在 URP/HDRP 中，利用 Volume 系统和 Exposure override 实现精确控制。

设计原则：

跨管线兼容：运行时检测当前渲染管线（RenderPipelineManager.currentPipeline），动态切换实现逻辑。
参数化控制：暴露曝光值（float, 范围 -10 ~ 10 EV）、渐变时间（缓动动画）和事件回调。
性能优化：使用协程平滑过渡，避免每帧计算；支持 Burst 编译（可选）。
编辑器支持：自定义 Inspector 预览和测试按钮。
局限性：天空盒材质需支持曝光（如 Cubemap HDR）；URP/HDRP 需要 Volume 组件。
适用版本：Unity 2021.3+（推荐 2022.3 LTS），需导入 URP/HDRP 包（Package Manager）。

时间复杂度：O(1)（每帧仅 lerp 值）。适用于 XR 项目（如 VR 环境光调整），可扩展到雾效或全局照明。

设计原理

Built-in RP：天空盒曝光通过 RenderSettings.ambientIntensity 或自定义 Skybox 材质的 _Exposure 参数调整（需修改标准 Skybox 着色器）。
URP/HDRP：使用 Volume Profile 的 Exposure component，动态修改 fixedEV 或 postExposure 值，支持物理基曝光。
参数化：曝光值（EV）作为输入，映射到对应 API；渐变使用 Mathf.Lerp 或 AnimationCurve。
检测管线：通过 GraphicsSettings.currentRenderPipeline 或 typeof(UniversalRenderPipelineAsset) 判断。
事件系统：UnityEvent 回调曝光变化，支持 UI Slider 绑定。
优化：协程驱动渐变，避免 Update 每帧计算；编辑器模式下实时预览。

核心组件实现（SkyboxExposureController.cs）

附加到任意 GameObject（推荐 Camera 或全局 Manager）。

using UnityEngine;
using UnityEngine.Rendering;
using UnityEngine.Rendering.Universal;  // URP 需导入
using UnityEngine.Rendering.HighDefinition;  // HDRP 需导入
using UnityEngine.Events;
using System.Collections;

public class SkyboxExposureController : MonoBehaviour
{
    [System.Serializable]
    public class ExposureEvent : UnityEvent<float> { }  // 曝光值变化事件

    [Header("曝光设置")]
    [Range(-10f, 10f)] public float targetExposure = 0f;  // EV 值
    public float transitionDuration = 1f;                 // 渐变时长
    public AnimationCurve transitionCurve = AnimationCurve.EaseInOut(0f, 0f, 1f, 1f);

    [Header("事件")]
    public ExposureEvent onExposureChanged;

    private float currentExposure = 0f;
    private Coroutine transitionCoroutine;
    private Volume globalVolume;  // URP/HDRP 用

    private enum RenderPipelineType { BuiltIn, URP, HDRP, Unknown }
    private RenderPipelineType currentPipeline = RenderPipelineType.Unknown;

    void Awake()
    {
        DetectRenderPipeline();
        InitializeExposureSystem();
    }

    void Start()
    {
        SetExposure(targetExposure, false);  // 初始设置，无渐变
    }

    private void DetectRenderPipeline()
    {
        if (GraphicsSettings.currentRenderPipeline == null)
        {
            currentPipeline = RenderPipelineType.BuiltIn;
        }
        else if (GraphicsSettings.currentRenderPipeline.GetType().ToString().Contains("Universal"))
        {
            currentPipeline = RenderPipelineType.URP;
        }
        else if (GraphicsSettings.currentRenderPipeline.GetType().ToString().Contains("HighDefinition"))
        {
            currentPipeline = RenderPipelineType.HDRP;
        }
        else
        {
            currentPipeline = RenderPipelineType.Unknown;
            Debug.LogWarning("未知渲染管线，无法控制曝光");
        }
    }

    private void InitializeExposureSystem()
    {
        switch (currentPipeline)
        {
            case RenderPipelineType.URP:
            case RenderPipelineType.HDRP:
                // 创建全局 Volume
                GameObject volumeObj = new GameObject("GlobalExposureVolume");
                volumeObj.transform.SetParent(transform);
                globalVolume = volumeObj.AddComponent<Volume>();
                globalVolume.priority = 999f;  // 高优先级
                globalVolume.profile = ScriptableObject.CreateInstance<VolumeProfile>();

                // 添加 Exposure override
                if (currentPipeline == RenderPipelineType.URP)
                {
                    Exposure urpExposure;
                    globalVolume.profile.TryGet(out urpExposure);
                    if (urpExposure == null)
                        urpExposure = globalVolume.profile.Add<Exposure>(true);
                }
                else  // HDRP
                {
                    Exposure hdrpExposure;
                    globalVolume.profile.TryGet(out hdrpExposure);
                    if (hdrpExposure == null)
                        hdrpExposure = globalVolume.profile.Add<Exposure>(true);
                }
                break;
        }
    }

    /// <summary>
    /// 设置曝光值
    /// </summary>
    /// <param name="ev">曝光值 (EV)</param>
    /// <param name="smooth">是否渐变</param>
    public void SetExposure(float ev, bool smooth = true)
    {
        if (transitionCoroutine != null)
            StopCoroutine(transitionCoroutine);

        if (smooth && transitionDuration > 0f)
        {
            transitionCoroutine = StartCoroutine(SmoothTransition(currentExposure, ev));
        }
        else
        {
            ApplyExposure(ev);
        }
    }

    private IEnumerator SmoothTransition(float startEV, float endEV)
    {
        float elapsed = 0f;
        while (elapsed < transitionDuration)
        {
            elapsed += Time.deltaTime;
            float t = transitionCurve.Evaluate(elapsed / transitionDuration);
            float ev = Mathf.Lerp(startEV, endEV, t);
            ApplyExposure(ev);
            yield return null;
        }
        ApplyExposure(endEV);
    }

    private void ApplyExposure(float ev)
    {
        currentExposure = ev;
        onExposureChanged?.Invoke(ev);

        switch (currentPipeline)
        {
            case RenderPipelineType.BuiltIn:
                // Built-in: 调整环境光强度（近似曝光）
                RenderSettings.ambientIntensity = Mathf.Pow(2f, ev);
                DynamicGI.UpdateEnvironment();  // 更新 GI
                break;

            case RenderPipelineType.URP:
                if (globalVolume.profile.TryGet<Exposure>(out Exposure urpExposure))
                {
                    urpExposure.fixedExposure.value = ev;
                    urpExposure.active = true;
                }
                break;

            case RenderPipelineType.HDRP:
                if (globalVolume.profile.TryGet<Exposure>(out Exposure hdrpExposure))
                {
                    hdrpExposure.fixedExposure.value = ev;
                    hdrpExposure.active = true;
                }
                break;
        }
    }
}

使用说明

附加组件：在主 Camera 或空 GameObject 上附加 SkyboxExposureController。
参数调整：Inspector 中设置 targetExposure（EV 值），transitionDuration（渐变秒数）。
事件绑定：onExposureChanged 可连接 UI Slider 或脚本。
测试：运行时修改 targetExposure，观察天空盒亮度变化。
自定义曲线：transitionCurve 支持 EaseInOut 等缓动。

编辑器扩展（SkyboxExposureControllerEditor.cs）

放置在 Editor 文件夹，提供实时预览按钮。

#if UNITY_EDITOR
using UnityEditor;
using UnityEngine;

[CustomEditor(typeof(SkyboxExposureController))]
public class SkyboxExposureControllerEditor : Editor
{
    public override void OnInspectorGUI()
    {
        base.OnInspectorGUI();

        SkyboxExposureController controller = (SkyboxExposureController)target;

        EditorGUILayout.Space();
        if (GUILayout.Button("预览曝光变化"))
        {
            controller.SetExposure(controller.targetExposure, true);
        }

        if (GUILayout.Button("重置曝光"))
        {
            controller.SetExposure(0f, false);
        }
    }
}
#endif

高级扩展

基于距离/时间的自动化控制

public class AutoExposureController : SkyboxExposureController
{
    [Header("自动控制")]
    public Transform target;  // 目标物体
    public float maxDistance = 100f;
    public float minEV = -5f;
    public float maxEV = 5f;

    void Update()
    {
        if (target != null)
        {
            float distance = Vector3.Distance(transform.position, target.position);
            float t = Mathf.Clamp01(distance / maxDistance);
            float ev = Mathf.Lerp(minEV, maxEV, t);
            SetExposure(ev, true);
        }
    }
}

日夜循环集成

public class DayNightExposure : SkyboxExposureController
{
    [Header("日夜循环")]
    public AnimationCurve dayNightCurve;  // 时间 -> EV

    void Update()
    {
        float timeOfDay = (Time.time % 86400f) / 86400f;  // 模拟 24 小时
        float ev = dayNightCurve.Evaluate(timeOfDay);
        SetExposure(ev, true);
    }
}

性能优化与注意事项

优化：渐变协程仅在变化时运行；大场景避免每帧检测。
兼容：Built-in 需要自定义 Skybox 材质支持 _Exposure（修改 Shader）；URP/HDRP 需全局 Volume Layer。
测试：编辑器 Play 模式下观察曝光变化；移动端检查性能（Volume 开销）。
常见问题：如果无效果，检查 Skybox 材质 HDR 支持，或 Volume Profile 优先级。

此 SkyboxExposureController 提供跨管线参数化曝光控制，支持动态视觉调整。如果需要着色器修改示例或 XR 集成，请提供更多细节！

实现支持不同渲染管线的天空盒曝光度控制组件（SkyboxExposureController）——参数化控制

【Unity笔记】基于不同渲染管线的天空盒曝光度控制组件（SkyboxExposureController）——参数化控制设计与实现

引言

设计原理

核心组件实现（SkyboxExposureController.cs）

使用说明

编辑器扩展（SkyboxExposureControllerEditor.cs）

高级扩展

基于距离/时间的自动化控制

日夜循环集成

性能优化与注意事项

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