Unity優(yōu)化-創(chuàng)新互聯(lián)

我們?cè)谧鲇螒虻臅r(shí)候，應(yīng)該了解哪些性能因素影響游戲，才能對(duì)癥下藥。對(duì)于一個(gè)游戲來(lái)說(shuō)，主要有兩種計(jì)算資源：CPU和GPU。這兩者會(huì)互相合作，來(lái)讓游戲可以在預(yù)期的幀率和分辨率下工作。CPU負(fù)責(zé)幀率，GPU主要負(fù)責(zé)與分辨率相關(guān)的一些東西。

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總結(jié)起來(lái)，主要有以下性能瓶頸：

CPU:過(guò)多的Draw Calls;復(fù)雜的腳本或者物理模擬。

頂點(diǎn)處理：過(guò)多的頂點(diǎn)；過(guò)多的逐頂點(diǎn)計(jì)算。

像素（Fragment）處理（GPU）:過(guò)多的fragment,overdraws;過(guò)多的逐像素計(jì)算。

寬帶：尺寸很大且未壓縮的紋理；分辨率過(guò)高的framebuffer。

對(duì)于CPU來(lái)說(shuō)，限制它的主要是游戲中的Draw Calls。那么什么是Draw Call呢？在OpenGL中，在每次繪圖前，我們都需要先準(zhǔn)備好頂點(diǎn)數(shù)據(jù)（位置、法線、顏色、紋理坐標(biāo)等），然后調(diào)用一系列API把它們放到GPU可以訪問(wèn)到的指定位置，最后，我們需要調(diào)用_glDraw命令，來(lái)告訴GPU進(jìn)行渲染，而調(diào)用_glDraw命令的時(shí)候，就是一次Draw Call。為什么Draw Call會(huì)成為性能瓶頸呢（而且是CPU的瓶頸）？我們想要繪制圖像時(shí)，就一定需要調(diào)用Draw Call。例如，一個(gè)場(chǎng)景里有水有樹(shù)，我們渲染水的時(shí)候使用的是一個(gè)material以及一個(gè)shader，但渲染樹(shù)的時(shí)候就需要一個(gè)完全不同的material和shader，那么就需要CPU重新準(zhǔn)備頂點(diǎn)數(shù)據(jù)、重新設(shè)置shader，而這種工作實(shí)際是非常耗時(shí)的。如果場(chǎng)景中，每一個(gè)物體都使用不同的material、不同的紋理，那么就會(huì)產(chǎn)生太多Draw Call，影響幀率，游戲性能就會(huì)下降。

  如何減少DrawCalls?

主要介紹批處理（Batching）

最常見(jiàn)的就是通過(guò)批處理（Batching）了。從名字上來(lái)理解，就是一塊處理多個(gè)物體的意思。那么什么樣的物體可以一起處理呢？答案就是使用同一個(gè)材質(zhì)的物體。這是因此，對(duì)于使用同一個(gè)材質(zhì)的物體，它們之間的不同僅僅在于頂點(diǎn)數(shù)據(jù)的差別，即使用的網(wǎng)格不同而已。我們可以把這些頂點(diǎn)數(shù)據(jù)合并在一起，再一起發(fā)送給GPU，就可以完成一次批處理。

Unity中有兩種批處理方式：一種是動(dòng)態(tài)批處理，一種是靜態(tài)批處理。對(duì)于動(dòng)態(tài)批處理來(lái)說(shuō)，好消息是一切處理都是自動(dòng)的，不需要我們自己做任何操作，而且物體是可以移動(dòng)的，但壞消息是，限制很多，可能一不小心我們就會(huì)破壞了這種機(jī)制，導(dǎo)致Unity無(wú)法批處理一些使用了相同材質(zhì)的物體。對(duì)于靜態(tài)批處理來(lái)說(shuō)，好消息是自由度很高，限制很少，壞消息是可能會(huì)占用更多的內(nèi)存，而且經(jīng)過(guò)靜態(tài)批處理后的所有物體都不可以再移動(dòng)了。

首先來(lái)說(shuō)動(dòng)態(tài)批處理。Unity進(jìn)行動(dòng)態(tài)批處理的條件是，物體使用同一個(gè)材質(zhì)并且滿足一些特定條件。Unity總是在不知不覺(jué)中就為我們做了動(dòng)態(tài)批處理。例如下面的場(chǎng)景：這個(gè)場(chǎng)景共包含了4個(gè)物體，其中兩個(gè)箱子使用了同一個(gè)材質(zhì)?？梢钥吹?，它的Draw Calls現(xiàn)在是3，并且顯示Save by batching是1，也就是說(shuō)，Unity靠Batching為我們節(jié)省了1個(gè)Draw Call。下面，我們來(lái)把其中一個(gè)箱子的大小隨便改動(dòng)一下，看看會(huì)發(fā)生什么：可以發(fā)現(xiàn)，Draw Calls變成了4，Save by batching的數(shù)目也變成了0。這是為什么呢？它們明明還是只使用了一個(gè)材質(zhì)啊。原因就是前面提到的那些需要滿足的其他條件。動(dòng)態(tài)批處理雖然自動(dòng)得令人感動(dòng)，但它對(duì)模型的要求很多：頂點(diǎn)屬性的大限制為900，而且未來(lái)有可能會(huì)變。不要依賴這個(gè)數(shù)據(jù)。

一般來(lái)說(shuō)，那么所有對(duì)象都必須需要使用同一個(gè)縮放尺度（可以是(1, 1, 1)、(1, 2, 3)、(1.5, 1.4, 1.3)等等，但必須都一樣）。但如果是非統(tǒng)一縮放（即每個(gè)維度的縮放尺度不一樣，例如(1, 2, 1)），那么如果所有的物體都使用不同的非統(tǒng)一縮放也是可以批處理的。這個(gè)要求很怪異，為什么批處理會(huì)和縮放有關(guān)呢？這和Unity背后的技術(shù)有關(guān)系。

使用lightmap的物體不會(huì)批處理。多passes的shader會(huì)中斷批處理。接受實(shí)時(shí)陰影的物體也不會(huì)批處理。

上述除了最常見(jiàn)的由于縮放導(dǎo)致破壞批處理的情況，還有就是頂點(diǎn)屬性的限制。例如，在上面的場(chǎng)景中我們添加之前未優(yōu)化后的箱子模型：可以看到Draw Calls一下子變成了5。這是因?yàn)樾绿砑拥南渥幽Ｐ椭?，包含?74個(gè)頂點(diǎn)，而它使用的頂點(diǎn)屬性有位置、UV坐標(biāo)、法線等信息，使用的總和超過(guò)了900。

動(dòng)態(tài)批處理的條件這么多，一不小心它就不干了，因此Unity提供了另一個(gè)方法，靜態(tài)批處理。接著上面的例子，我們保持修改后的縮放，但把四個(gè)物體的“Static Flag”勾選上：

點(diǎn)擊Static后面的三角下拉框，我們會(huì)看到其實(shí)這一步設(shè)置了很多東西，這里我們想要的只是“Batching static”一項(xiàng)。這時(shí)我們?cè)倏碊raw Calls，恩，還是沒(méi)有變化。但是不要急，我們點(diǎn)擊運(yùn)行，變化出現(xiàn)了：

Draw Calls又回到了3，并且顯示Save by batching是1。這就是得利于靜態(tài)批處理。而且，如果我們?cè)谶\(yùn)行時(shí)刻查看模型的網(wǎng)格，會(huì)發(fā)現(xiàn)它們都變成了一個(gè)名為Combined Mesh (roo: scene)的東西。這個(gè)網(wǎng)格是Unity合并了所有標(biāo)識(shí)為“Static”的物體的結(jié)果，在我們的例子里，就是四個(gè)物體：

你可以要問(wèn)了，這四個(gè)對(duì)象明明不是都使用了一個(gè)材質(zhì)，為什么可以合并成一個(gè)呢？如果你仔細(xì)觀察上圖的話，會(huì)發(fā)現(xiàn)里面標(biāo)明了“4 submeshes”，也就是說(shuō)，這個(gè)合并后的網(wǎng)格其實(shí)包含了4個(gè)子網(wǎng)格，也就是我們的四個(gè)對(duì)象。對(duì)于合并后后的網(wǎng)格，Unity會(huì)判斷其中使用同一個(gè)材質(zhì)的子網(wǎng)格，然后對(duì)它們進(jìn)行批處理。

但是，我們?cè)偌?xì)心點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)，我們的箱子使用的其實(shí)是同一個(gè)網(wǎng)格，但合并后卻變成了兩個(gè)。而且，我們觀察運(yùn)行前后Stats窗口中的“VBO total”，它的大小由241.6KB變成了286.2KB，變大了！

這里就體現(xiàn)了靜態(tài)批處理的缺點(diǎn)，如果在靜態(tài)批處理前有一些物體共享了相同的網(wǎng)格（例如這里的兩個(gè)箱子），那么每一個(gè)物體都會(huì)有一個(gè)該網(wǎng)格的復(fù)制品，即一個(gè)網(wǎng)格會(huì)變成多個(gè)網(wǎng)格被發(fā)送給GPU。在上面的例子看來(lái)，就是VBO的大小明顯增大了。如果這類使用同一網(wǎng)格的對(duì)象很多，那么這就是一個(gè)問(wèn)題了，這種時(shí)候我們可能需要避免使用靜態(tài)批處理，這意味著犧牲一定的渲染性能。例如，如果在一個(gè)使用了1000個(gè)重復(fù)樹(shù)模型的森林中使用靜態(tài)批處理，那么結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生1000倍的內(nèi)存，這會(huì)造成嚴(yán)重的內(nèi)存影響。這種時(shí)候，解決方法要么我們可以忍受這種犧牲內(nèi)存換取性能的方法，要么不要使用靜態(tài)批處理，而使用動(dòng)態(tài)批處理（前提是大家使用相同的縮放大小，或者大家都使用不同的非統(tǒng)一縮放大?。蛘咦约壕帉?xiě)批處理的方法。當(dāng)然，我認(rèn)為最好的還是使用動(dòng)態(tài)批處理來(lái)解決。

有一些小提示可以使用：
盡可能選擇靜態(tài)批處理，但得時(shí)刻小心對(duì)內(nèi)存的消耗。

如果無(wú)法進(jìn)行靜態(tài)批處理，而要使用動(dòng)態(tài)批處理的話，那么請(qǐng)小心上面提到的各種注意事項(xiàng)。例如：

盡可能讓這樣的物體少并且盡可能讓這些物體包含少量的頂點(diǎn)屬性。

不要使用統(tǒng)一縮放，或者都使用不同的非統(tǒng)一縮放。

對(duì)于游戲中的小道具，例如可以撿拾的金幣等，可以使用動(dòng)態(tài)批處理。

對(duì)于包含動(dòng)畫(huà)的這類物體，我們無(wú)法全部使用靜態(tài)批處理，但其中如果有不動(dòng)的部分，可以把這部分標(biāo)識(shí)成“Static”。

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新聞名稱：Unity優(yōu)化-創(chuàng)新互聯(lián)
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