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Draw Call是指CPU向GPU发送绘制命令的次数。减少Draw Call可以通过批处理…对象池
使用对象池频繁地创建和销毁对象会导致性能下降和内存碎片化。对象池可以预先创建一些对象然后在需要时从池中取出不再使用时再放回池中。 减少Draw Calls
Draw Call是指CPU向GPU发送绘制命令的次数。减少Draw Call可以通过批处理合并网格使用贴图集等方法实现。
批处理
批处理Batching是在游戏开发和3D图形渲染中常用的一种性能优化技术尤其在使用像Unity这样的游戏引擎时。它的核心目的是减少CPU向GPU发送的绘制指令即Draw Calls的数量从而提升渲染效率。以下是详细的批处理概念和使用方法
批处理的基本概念 Draw CallDraw Call是CPU告诉GPU“请绘制这个对象”的命令。每个Draw Call都涉及状态设置、顶点数据传输等操作这些都会消耗时间和资源。 批处理批处理的思想是将多个渲染操作组合成一个较大的批次Batch以减少Draw Calls的总数。这通常涉及将使用相同材质和纹理的多个对象渲染为一个大的绘制操作。
Unity中的批处理类型
在Unity中主要有两种类型的批处理 静态批处理Static Batching 用于优化静态不动的游戏对象。在游戏构建过程中Unity会自动将所有标记为“静态”的且共享相同材质的游戏对象合并成一个批次。适用于场景中的建筑物、地形等不会移动的对象。 动态批处理Dynamic Batching 用于优化动态会移动的游戏对象。在运行时Unity会试图将小的、材质相同的游戏对象合并为单个批次。有顶点数和总批次大小的限制例如Unity中通常是顶点数不超过900。
实现批处理的技巧和最佳实践 共享材质确保尽可能多的对象使用相同的材质。这是批处理能否成功的关键因素。 使用图集将多个小纹理打包到一个大的纹理图集中这样不同的对象即使使用不同的纹理也仍然可以合批。 减少材质属性的变化例如避免频繁更改材质的颜色或其他属性。 优化网格对于动态批处理保持网格简单低顶点数是重要的。 标记静态对象在Unity编辑器中确保场景中不会移动的对象被标记为“静态”。 合理使用LOD和遮挡剔除这些技术可以减少渲染的对象数量间接减少Draw Calls。 性能监控使用Unity的Profiler工具监控Draw Calls和其他性能指标以评估批处理的效果。
面临的问题
内存使用合批会增加内存使用因为合并后的网格需要更多的内存来存储。灵活性降低合批后单独操作原始对象变得更困难。 合并网格
合并多个网格为一个大网格是一种在3D图形和游戏开发中常用的优化技术。网格Mesh是由顶点、边和面组成的3D对象的结构在3D渲染中非常基础。合并网格意味着将多个单独的3D模型每个都有自己的网格结合成一个单一的、更大的网格。这个过程的具体含义和优点如下
含义
结构合并将多个3D模型如多个小物体的顶点和面数据合并到一个单一的网格结构中。减少Draw Calls每个独立的网格在渲染时通常需要一个单独的Draw Call。合并网格可以使这些原本独立的模型在一个Draw Call中被渲染从而减少总的Draw Call数量。资源整合合并网格通常伴随着纹理和材质的整合例如使用纹理图集。
优点
提高渲染效率减少Draw Call数量可以降低CPU到GPU的通信负担提高渲染效率。优化内存使用通过减少资源如材质和纹理的重复使用可以更高效地利用内存。适用于静态场景这种技术特别适用于静态的、不会动的场景元素如建筑物、地面等。
缺点
灵活性降低一旦网格被合并单独操作原始网格中的一个部分变得更加困难。可能增加内存占用如果合并后的网格体积很大它可能会占用更多的内存。复杂度增加处理一个大网格比处理多个小网格在逻辑上可能更复杂。
应用场景
静态环境用于不动的环境元素如游戏中的建筑物、地形等。非交互元素适用于玩家不需要与之交互的场景元素。
贴图集
在3D图形和游戏开发中“使用贴图集Texture Atlas”是一种常用的优化技术。贴图集是将多个不同的纹理图像合并到一个单一的、更大的纹理图中的做法。以下是关于贴图集的详细解释
贴图集的基本概念
贴图集Texture Atlas一个大的纹理图通常是矩形包含了多个小的纹理。这些小纹理可能是不同的游戏元素的纹理如角色的服装、游戏场景中的物体等。单一纹理调用使用贴图集意味着多个对象可以共享同一个大纹理。在渲染时这允许GPU通过单一的纹理调用来访问多个纹理从而减少Draw Calls。
如何减少Draw Calls
材质共享由于多个对象可以共享同一个贴图集这意味着它们也可以共享相同的材质。在图形渲染中使用相同材质的多个对象可以被更容易地组合到一个批处理中。减少纹理切换在渲染过程中切换纹理是一个代价高昂的操作。使用贴图集可以减少这种切换因为更多的纹理细节都包含在同一张大纹理图中。 LOD
根据物体与摄像机的距离动态调整物体的细节级别从而减少渲染负担。
LODLevel of Detail技术是一种在3D图形渲染中常用的优化手段旨在提高渲染效率同时尽量保持视觉质量。LOD的基本原理是根据对象与观察点的距离动态地调整对象的复杂度。这里是LOD技术的一些关键点
基本原理
多版本模型对于一个3D对象创建多个不同复杂度的版本。这些版本从高到低详细度排序例如高、中、低多边形模型。视距感知根据对象与相机观察点的距离实时选择合适的模型版本进行渲染。
应用
近处使用高详细度模型当对象靠近相机时使用高多边形、高分辨率纹理的模型以提供更精细的视觉效果。远处使用低详细度模型当对象远离相机时切换到低多边形、低分辨率纹理的模型。由于远距离的视觉效果不那么明显这样做可以大幅减少渲染负担同时对视觉效果的影响最小。
优点
提高渲染效率通过减少远处对象的多边形数量降低了渲染过程的计算负担。节省内存和带宽使用较低分辨率的纹理和模型可以减少内存的使用和数据传输量。
挑战
无缝过渡在不同LOD级别之间切换时需要小心处理以避免突兀的视觉跳变。平衡选择合理选择何时切换LOD级别以及每个级别的详细程度是LOD技术的关键。 LightMap
Lightmap光照贴图是一种在3D图形和游戏开发中常用的技术用于提高场景的光照效果的同时优化性能。在这种技术中光照信息被预先计算并存储在一张或多张纹理中这些纹理随后被应用到场景中的对象上。以下是关于Lightmap的更详细的解释
基本概念
预计算的静态光照Lightmap包含了场景中静态物体表面的光照信息这些信息通常在游戏或应用的开发阶段预先计算。纹理光照信息被存储在一种特殊的纹理中这种纹理被映射到3D对象上以模拟复杂的光照效果如软阴影、反射和间接光照。
如何工作
光照烘焙在开发过程中使用特殊的工具如Unity的光照烘焙功能计算场景的光照并将结果“烘焙”到Lightmap中。映射到几何体每个对象的表面细节如几何形状和材质与Lightmap中的相应区域相结合从而在渲染时显示预计算的光照效果。
优点
性能优化由于光照信息是预先计算的运行时不需要进行复杂的光照计算这可以显著提高性能。高质量的光照效果可以实现高质量的光照效果包括软阴影、光线传播和光线反射。
缺点
仅限于静态场景Lightmap通常用于静态物体因为它们是预先计算的。对于动态物体或变化的光源需要其他光照技术。内存使用高质量的Lightmap可能占用大量的纹理内存。烘 使用 GPU Instancing使用 GPU 实例化技术可以将多个相同的物体实例化减少 Draw Call。可以通过创建 MaterialPropertyBlock 对象并调用 MaterialPropertyBlock.SetVectorArray 方法来实现 GPU Instancing。 资源异步加载 优化脚本
避免在Update函数中进行大量的计算或者频繁的内存分配尽量减少使用Find系列函数避免频繁的GC。
在Unity中Find系列函数如FindObjectOfTypeFindFindChild等是非常消耗性能的操作因为它们需要遍历整个场景或者对象的所有子对象。如果在Update或者频繁调用的函数中使用Find系列函数会大大降低游戏的性能。
更好的做法是在Start或Awake函数中使用Find系列函数将找到的对象保存在一个变量中然后在需要的地方直接使用这个变量。这样就只需要在游戏开始时执行一次Find操作而不是每帧都执行。
另外如果可能的话尽量使用public变量或者单例模式来引用需要的对象这样可以完全避免使用Find系列函数。 使用Profiler工具Profiler可以帮助你找到性能瓶颈从而进行针对性的优化。
优化物理减少物理模拟的复杂度比如使用简化的碰撞体减少不必要的物理计算 遮挡剔除
Occlusion Culling隐藏摄像机看不见的物体减少渲染负担。 使用Shader优化使用更简单的Shader或者针对特定平台优化Shader。 优化UI避免频繁更新UI尽量使用Canvas Group和Layout Group。 合并网格将多个网格合并成一个网格可以减少 Draw Call。可以使用 Unity 中的 Mesh.CombineMeshes 方法来实现网格的合并。 合并材质将多个使用相同材质的物体合并成一个物体可以减少 Draw Call。可以使用 Unity 中的 MaterialPropertyBlock 来实现材质的共享。 使用静态批处理将多个静态物体合并为一个批次进行渲染可以减少 Draw Call。可以在 Unity 中开启静态批处理来实现。 使用动态批处理将多个动态物体合并为一个批次进行渲染可以减少 Draw Call。可以在 Unity 中开启动态批处理来实现。 使用 GPU Instancing使用 GPU 实例化技术可以将多个相同的物体实例化减少 Draw Call。可以通过创建 MaterialPropertyBlock 对象并调用 MaterialPropertyBlock.SetVectorArray 方法来实现 GPU Instancing。 使用 Atlas 贴图将多个小贴图合并成一个大贴图可以减少 Draw Call。可以使用 Unity 中的 SpritePacker 工具来实现贴图的合并。 减少动态物体的数量动态物体需要每帧重新绘制因此数量过多会导致 Draw Call 增加。可以通过使用静态物体、使用 LOD 等方式来减少动态物体的数量。 减少透明物体的数量透明物体需要额外的渲染步骤因此数量过多会导致 Draw Call 增加。可以通过使用不透明物体、使用 Alpha Test 等方式来减少透明物体的数量。 使用 Occlusion Culling根据摄像机视锥体内的可见 UI 元素减少需要渲染的 UI 元素数量从而提高渲染性能。
