【优化】Unity OpenXR渲染模式详解与优化实践：Multi Pass vs Single Pass Instanced

摘要：
本文详细解析了Unity中OpenXR插件提供的两种主要渲染模式——Multi Pass与Single Pass Instanced。通过对比它们在渲染机制、性能表现、Shader适配与设备兼容性等方面的差异，结合Quest与Pico等移动VR设备开发经验，帮助开发者科学选择与配置渲染模式，实现更高效的VR项目开发。附带Shader适配技巧与常见问题排查建议，适合所有VR XR开发者阅读收藏。

Unity OpenXR渲染模式详解与优化实践：Multi Pass vs Single Pass Instanced

一、前言：VR渲染的双目挑战

在VR渲染中，最大的不同于普通3D应用的地方在于：

双目立体渲染 —— 也就是为左眼和右眼分别生成独立图像。

Unity中的OpenXR插件提供了多种渲染方式来实现这一目标，最常用的就是：

• Multi Pass（多通道渲染）
• Single Pass Instanced（单通道实例化）

这两种渲染模式在实现思路、性能表现、兼容性方面有显著区别。

二、渲染模式简要对比

三、Multi Pass（多通道渲染）详解

☑ 工作原理

每只眼睛执行一次完整渲染流程：

Frame 1:
 -> 渲染左眼图像（一次完整的渲染流程）
 -> 渲染右眼图像（再来一遍）

✅ 优点

• 完全兼容所有Shader、后处理、插件。
• 不需要特殊设置，开箱即用。

❌ 缺点

• 性能成本翻倍：每一帧渲染两次Draw Call，压力显著上升。
• 对GPU和CPU的资源消耗大，不适合复杂场景或移动设备。
• 延迟增加，影响VR交互流畅度。

📈 实例分析

例如你场景中有1000个DrawCall，那么在Multi Pass下将会变成2000个。对于资源紧张的设备如Pico、Quest，这种开销是不可接受的。

四、Single Pass Instanced（单通道实例化）详解

☑ 工作原理

使用GPU Instancing技术，只进行一次Draw Call，同时输出左右眼图像：

Frame 1:
 -> 单次渲染过程，GPU执行两个视图矩阵实例化

✅ 优点

• 高性能：只有一次Draw Call，性能显著提升。
• 对于Pico、Quest等移动VR设备效果显著。
• 可处理复杂场景（数万个面数 + 后处理）。

❌ 缺点

• 所有Shader需支持#pragma multi_compile_instancing或Enable GPU Instancing。
• 第三方材质/插件如VFX Graph、后处理可能不兼容。
• 如果不兼容，可能出现错位、图像闪烁等渲染bug。

例如，在Pico的UnitySDK中，若是要使用屏幕后处理，则不得不启用Multi Pass。

详情：https://developer-cn.picoxr.com/document/unity/unity-xr-platform-multiview/

🔍 常见问题示意

五、Unity中配置方法与步骤

1. 设置OpenXR渲染模式

进入：

Edit > Project Settings > XR Plug-in Management > OpenXR

找到 Render Mode 设置项，选择：

• Multi Pass
• Single Pass Instanced

2. 启用URP的Instancing支持（如使用URP）

• 打开 Universal Render Pipeline Asset
• 勾选 “Enable SRP Batcher”（性能优化）
• Shader需勾选 “Enable GPU Instancing”

3. Shader 示例支持代码

// Shader需支持Instancing：
#pragma multi_compile_instancing

// 属性定义
UNITY_INSTANCING_BUFFER_START(Props)
    UNITY_DEFINE_INSTANCED_PROP(float4, _Color)
UNITY_INSTANCING_BUFFER_END(Props)

// 在片元或顶点着色器中使用：
float4 color = UNITY_ACCESS_INSTANCED_PROP(Props, _Color);

六、适用场景推荐与优化建议

1. 项目为Quest、Pico等移动VR平台

✅ 建议使用 Single Pass Instanced 模式

但需确保：

• 自定义Shader均支持GPU Instancing
• 检查项目中是否有第三方后处理/VFX插件不兼容

例如：使用Pico的UnitySDK，若要使用屏幕后处理，则只有启用Multi Pass：

2. 使用复杂插件或旧项目迁移

⚠ 如果有大量旧插件不兼容，暂可使用 Multi Pass 排查渲染异常。

3. Shader兼容性排查建议

• 使用 Frame Debugger 查看是否为Instanced绘制
• 查看Stats窗口的Draw Call数量是否提升为2倍
• 打印当前设备是否支持 Instancing：

Debug.Log(SystemInfo.supportsInstancing);

七、总结：正确选择Render Mode的策略

八、进阶：如何让你的Shader兼容Single Pass

如果你使用了自定义Shader，需要手动检查：

• 是否有 #pragma multi_compile_instancing
• 是否启用了Unity的 UNITY_INSTANCING_BUFFER 系列宏
• 是否在URP中勾选了GPU Instancing支持

建议使用 Shader Graph 编写着色器，它默认支持Instancing，并能兼容Single Pass Instanced。

✨ 最后：开发Tips

• 开发初期即使用 Single Pass Instanced，可避免后期迁移成本。
• 每次修改Shader后，务必在设备上进行左右眼测试，观察渲染是否一致。
• 善用Unity的 Frame Debugger 工具，观察Draw Call数量是否达到预期。

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