每一幀，Unity 都需要確定必須渲染哪些對象，然后創(chuàng)建繪制調(diào)用。繪制調(diào)用是調(diào)用圖形 API 來繪制對象（如三角形），而批處理是要一起執(zhí)行的一組繪制調(diào)用。

隨著項目變得更加復(fù)雜，您需要用管線來優(yōu)化 GPU 的工作負載。通用渲染管線 (URP) 目前使用單通道前向渲染器將高質(zhì)量圖形傳輸給移動平臺（未來版本中將提供延遲渲染功能）。來自游戲主機和 PC 的、基于物理的光照和材質(zhì)也可以縮放為適合手機或平板電腦。

1 帶寬

1.1 GPU壓力與發(fā)熱/耗能

雖然UWA內(nèi)部做過一些帶寬與發(fā)熱/耗能關(guān)系的定量實現(xiàn)，但芯片底層的情況遠比我們想象的復(fù)雜。我們從經(jīng)驗和跟芯片廠家的專業(yè)硬件工程師溝通后得出的結(jié)論是：移動設(shè)備上GPU帶寬的壓力還是比較影響能耗的，特別是在發(fā)熱這一方面也有不小的影響。但這是定性的說法，目前我們和芯片廠商都沒有特別定量的公式來具體說明其影響大小。因此，當一個項目的發(fā)熱或者能耗較大，帶寬是開發(fā)者特別需要關(guān)注的地方。

UWA工具能夠監(jiān)控游戲測試過程中硬件溫度的變化，一般而言長時間維持在55℃以上就是需要警惕的溫度了。在UWA進一步的GPU專項服務(wù)中，還會更詳細的采集和展示GPU和CPU分別的溫度。

1.2 GPU壓力與幀率

上文中已提到過，GPU壓力大會使得CPU等待GPU完成工作的耗時增加，與此同時，也會使得渲染模塊CPU端的主要函數(shù)耗時上升，從而影響幀率、造成卡頓。

除此之外，由于移動端硬件客觀上存在體積較小、散熱難的問題，使得GPU發(fā)熱會物理上顯著影響到CPU芯片溫度同時上升，嚴重的即產(chǎn)生降頻現(xiàn)象。

除了通過UWA工具監(jiān)控Gfx.WaitForPresent和渲染模塊主函數(shù)的耗時數(shù)據(jù)外，GOT Online Overview模式下還反映了測試中GPU耗時數(shù)據(jù)，從而直觀地監(jiān)控GPU性能瓶頸；而目前GOT Online還集成了Mali GPU統(tǒng)計帶寬的API，使用Mali芯片的測試機提交Overview報告，就可以獲得GPU著色和帶寬數(shù)據(jù)。后續(xù)也將逐步添加對于高通等硬件的相關(guān)功能支持。

在UWA進一步的GPU專項服務(wù)中，還會結(jié)合帶寬數(shù)據(jù)和Clocks數(shù)據(jù)，針對高壓場景逐DrawCall地分析其占用帶寬和GPU耗時過高的原因，4.3開始的部分會討論一些常見的原因。

1.3 優(yōu)化帶寬

帶寬數(shù)據(jù)是衡量GPU壓力的重要參考。以相對高端的小米10機型而言，全分辨率情況下，如果需要跑滿30幀并發(fā)熱情況穩(wěn)定，則需要將總帶寬控制到3000MB/s以下。為此，常見的優(yōu)化手段有：

（1）壓縮格式 在內(nèi)存的章節(jié)中已經(jīng)或多或少地討論過，使用合理的壓縮格式，能夠有效降低紋理帶寬。

（2）紋理Mipmap 對于3D場景而言，對其中的物體所用到的紋理開啟Mipmap設(shè)置，能夠用一小部分內(nèi)存上升作為代價有效降低帶寬。當物體離相機越遠，引擎就會使用更低層級的Mipmap進行紋理采樣。但Mipmap設(shè)置也與合理的紋理分辨率掛鉤，一個常見的現(xiàn)象是在實際渲染過程中只用到或者絕大部分用了Mipmap的第0層進行采樣，從而浪費了內(nèi)存，所以要考慮降低這類紋理的分辨率。

UWA工具使用不同顏色來表示使用不同Mipmap層級采樣的像素以便定位問題；在進一步的服務(wù)中，還會根據(jù)Mipmap各層級使用率羅列出每個場景中存在上述浪費現(xiàn)象的紋理。

（3）合理的紋理采樣方式 除了合理使用Mipmap非0層采樣外，還應(yīng)關(guān)注項目中各向異性采樣和三線性插值采樣。概括來說，紋理壓縮采樣時會去讀緩存里面的東西，如果沒讀到就會往離GPU更遠的地方去讀System Memory，因此所花的周期越多。采樣點增多的時候，cache miss的概率就會變大，造成帶寬上升。各向異性采樣次數(shù)在Unity中設(shè)置有1-16，應(yīng)盡量設(shè)置為1；三線性采樣采8個頂點，相對于雙線性采樣是翻倍的。

UWA的本地資源檢測服務(wù)能夠統(tǒng)計并列出開啟各向異性或三線性采樣的紋理資源。

（4）修改渲染分辨率 直接修改渲染分辨率為0.9倍乃至更低，減少參與紋理采樣的像素，更加有效地降低帶寬。

此外，還應(yīng)注意讀頂點的帶寬。相比紋理，它的占比一般會比較小。但不同于紋理的是，修改渲染分辨率可以有效降低讀紋理的帶寬，但讀頂點的帶寬不會受到影響。所以在上文中針對網(wǎng)格資源和同屏渲染面片數(shù)的控制卓有成效后，讀頂點的帶寬值應(yīng)該占總帶寬的10%-20%較為合理。

2. Overdraw

Overdraw，即多次繪制同一像素造成的GPU開銷。在場景中渲染順序控制合理的理想狀況下，不透明物體的Overdraw應(yīng)控制在1層。所以，造成Overdraw的主要元兇就是半透明物體，也即粒子系統(tǒng)和UI。

2.1 粒子系統(tǒng)

靈活使用UWA的性能分析工具，可以有效定位對GPU壓力貢獻大的粒子系統(tǒng)。

一種做法是，建立一個專門的空的測試場景，在其中順次播放我們項目中要用到的粒子系統(tǒng)，然后使用UWA SDK進行打包測試提交GOT Online Overview報告，就可以在GPU耗時曲線處，結(jié)合測試截圖找到播放時GPU耗時較高的粒子系統(tǒng)了。

還有一種做法是直接使用UWA本地資源檢測報告，可以直接看到造成Overdraw較高的粒子列表作為參考。

在篩選出需要優(yōu)化的粒子系統(tǒng)后，對于低端設(shè)備盡可能降低它們的復(fù)雜程度和屏幕覆蓋面積，從而降低其渲染方面的開銷，提升低端設(shè)備的運行流暢性。具體做法如下：

（1）在中低端機型上對粒子系統(tǒng)的Max Particles最大粒子數(shù)量進行限制；

修改前：

限制Max Particles為10后：

（2）在中低端機型上只保留“重要的”的粒子系統(tǒng)，比如對于一個火焰燃燒的特效，只保留火焰本身，而關(guān)閉掉周邊的煙塵效果；

（3）盡可能降低粒子特效在屏幕中的覆蓋面積，覆蓋面積越大，越容易產(chǎn)生重疊遮蓋，從而造成更高的Overdraw。

關(guān)于粒子系統(tǒng)的優(yōu)化，我們曾在UWA DAY 2018中對移動游戲的GPU性能優(yōu)化中做了些剖析，通過從Fillrate和Shader等幾方面出發(fā)，結(jié)合大量優(yōu)化過程中的實際案例分析游戲在GPU端的性能瓶頸：《移動游戲的GPU性能優(yōu)化》。

2.2 UI

（1）當某個全屏UI打開時，可以將被背景遮擋住的其他UI進行關(guān)閉。 （2）對于Alpha為0的UI，可以將其Canvas Renderer組件上的CullTransparent Mesh進行勾選，這樣既能保證UI事件的響應(yīng)，又不需要對其進行渲染。 （3）盡可能減少Mask組件的使用，不僅提高繪制的開銷，同時會造成DrawCall上升。在Overdraw較高的情況下，可以考慮使用RectMask2D代替。 （4）在URP下需要額外關(guān)心是否有沒必要的Copy Color或者Copy Depth存在。尤其是在UI和戰(zhàn)斗場景中的相機使用同一個RendererPipelineAsset的情況下，容易出現(xiàn)不必要的渲染耗時和帶寬浪費，這樣會對GPU造成不必要的開銷。通常建議UI相機和場景相機使用不同的RendererData。

3. 渲染效果

除了粒子特效外，我們往往還喜歡用一些炫酷的渲染效果來豐富游戲的表現(xiàn)，比如體積霧、體積光、水體、次表面反射等等，然而場景中用到的此類效果越多，Shader越復(fù)雜，給GPU帶來的壓力越是大到遠遠超出接受范圍的程度。

優(yōu)化和權(quán)衡是決定最后留下哪些渲染效果的主要手段。

一方面，從多個方案中對比選取效果和性能較優(yōu)的，對開源方案根據(jù)自身項目需要進行精簡優(yōu)化；另一方面，根據(jù)機型分檔和當前GPU壓力，取重點而舍次要。可以在UWA社區(qū)的博客、學(xué)堂和開源庫中發(fā)現(xiàn)一些優(yōu)化良好、通過實踐檢驗的優(yōu)秀方案。

4. 后處理

Bloom幾乎是最受開發(fā)者喜愛、最為常見的后處理效果了。常見的一個問題是，Bloom默認是從1/2渲染分辨率開始進行下采樣的。對此，可以考慮在中低端機型上從1/4分辨率開始進行下采樣，或減少下采樣次數(shù)。

各種后處理效果的性能開銷和實際使用場景并不相同，在實際項目中遇到的問題也往往各不相同。UWA社區(qū)中也有大量后處理相關(guān)的文章和資源，比如《屏幕后處理效果系列之常見后處理效果篇》。

5. 渲染策略

5.1 繪制順序

當場景中存在先畫離相機較遠的不透明物體，再畫離相機較近的物體，而且兩者有所重合時，較遠物體被較近物體所遮擋部分的像素就有可能被繪制兩次，從而造成Overdraw。

這種情況常發(fā)生在地形上。本來當不透明物體的Render Queue一致時，引擎會自動判斷并優(yōu)先繪制離相機更近的物體。但對于地形而言往往有的部分比其他物體離相機更近，有的卻更遠，從而被優(yōu)先繪制。

所以，需要通過對Render Queue等設(shè)置，使得離相機越近的物體（如任務(wù)、物體等）越先繪制，而較遠的如地形等最后繪制。則在移動平臺上，通過Early-Z機制，硬件會在片段著色器之前就進行深度測試，離得較遠的物體被遮擋的像素深度檢測不通過，從而節(jié)省不必要的片元計算。

5.2 無效繪制

存在一些視覺效果不明顯可以關(guān)閉，或者可以用消耗更低的繪制方案的情況。

比如一種較為常見的情況是，某些繪制背景的DrawCall，本身屏占比較大，開銷不小，但在引擎中開關(guān)這個DrawCall沒有明顯的視覺變化，可能是在制作過程中被棄用或者被其他DrawCall完全掩蓋了的效果，則可以考慮予以關(guān)閉。

還有一種情況是，一些背景是用模型繪制的并帶有模糊、霧效等額外的渲染效果。但場景中視角固定、這些背景也幾乎不發(fā)生變化，則可以考慮用靜態(tài)圖替代這些復(fù)雜的繪制作為背景，在低端機上把更多性能留給主要的游戲邏輯和表現(xiàn)效果。

5.3 渲染面積

渲染面積過大造成的性能問題已經(jīng)在粒子特效中有所反映和討論了。但事實上對于不透明物體也適用。對于一個DrawCall而言，當它的渲染面積較大、且渲染資源多而復(fù)雜時，兩者遍呈現(xiàn)出一種乘積的作用，它意味著有更多的像素參與紋理采樣，參與Shader計算，給GPU帶來更高的壓力。

6. Shader復(fù)雜度

除了紋理、網(wǎng)格、Render Texture，還有一種對GPU壓力貢獻極大的渲染資源，也就是Shader。UWA尤其關(guān)注Fragment Shader的屏占比、指令數(shù)和時鐘周期數(shù)，渲染的像素越多、復(fù)雜度越高，說明該Shader資源越需要予以優(yōu)化。

其中，使用Mali Offline Compiler工具可以獲得Shader的指令數(shù)和時鐘周期數(shù)。UWA的進一步服務(wù)中會詳細測試項目中所有使用率較高的Shader在不同關(guān)鍵字組合下變體的復(fù)雜度，從而定位需要著重優(yōu)化的Shader資源及其變體。

7 避免使用過多動態(tài)光線

與舊版前向渲染器相比，URP 可以減少繪制調(diào)用的數(shù)量。避免向移動端應(yīng)用程序添加過多動態(tài)光線?？紤]采用其他方式，如對動態(tài)網(wǎng)格使用自定義著色器效果和光照探針，以及對靜態(tài)網(wǎng)格使用烘焙光照。

對于 URP 的特定限制以及內(nèi)置渲染管線實時光照，請參閱此功能對比表。

8 禁用陰影

陰影投射可按 MeshRenderer 和光線禁用。盡可能禁用陰影可以減少繪制調(diào)用。

您也可以通過向簡單網(wǎng)格應(yīng)用模糊紋理或在角色下面應(yīng)用四邊形來創(chuàng)建偽陰影。另外，可以使用自定義著色器創(chuàng)建模糊陰影。

禁用陰影投射可以減少繪制調(diào)用。

9 將光照烘焙到光照貼圖中

使用全局光照 (GI) 向靜態(tài)幾何體添加動態(tài)光照。使用 Contribute GI 標記對象，以便您可以將高質(zhì)量的光照存儲為光照貼圖的形式。

這樣，烘焙陰影和光照的渲染不會影響運行時性能。漸進式 CPU 和 GPU 光照貼圖可以加快全局光照的烘焙。

啟用 Contribute GI。

調(diào)整 Lightmapping Settings (Windows > Rendering > Lighting Settings) 和 Lightmap 大小，從而限制內(nèi)存使用量。

請參閱手冊指南和有關(guān)光照優(yōu)化的文章了解如何開始在 Unity 中使用光照貼圖。

10 使用光源層

對于多光源的復(fù)雜場景，將對象分層，然后限定每個光源對特定剔除遮罩 (culling mask) 的影響。

層可以限制光源對特定剔除遮罩的影響。

11 對移動對象使用光照探針

光照探針存儲場景中的空白空間的烘焙光照信息并且提供高質(zhì)量的光照（直接和間接）。它們使用球諧函數(shù)，這種函數(shù)的計算速度比動態(tài)光照快很多。

光照探針照亮背景中的動態(tài)對象。

12 使用細節(jié)級別 (LOD)

隨著對象移向遠處，細節(jié)級別可以將它們切換為使用更簡單的網(wǎng)格，以及更簡單的材質(zhì)和著色器，從而幫助提高 GPU 性能。

請參閱 Unity Learn 上的使用 LOD 級別課程了解更多詳細信息。

使用 LOD Group 的網(wǎng)格示例。

源網(wǎng)格，以不同分辨率建模。

13 使用遮擋剔除來移除隱藏的對象

隱藏在其他對象之后的對象仍然可能渲染和使用資源。使用遮擋剔除可以將它們丟棄。攝像機之外的視錐體剔除 (frustum culling) 是自動執(zhí)行的，遮擋剔除 (occlusion culling) 是則要經(jīng)過烘焙過程。只需將對象標記為靜態(tài)遮擋物或被遮擋物，然后通過 Window > Rendering > Occlusion Culling 對話框進行烘焙。盡管不是所有場景都適合，剔除在很多情況下都能改善性能。

請參閱使用遮擋剔除教程了解更多信息。

14 避免使用移動端原生分辨率

手機和平板電腦越來越高級，新生代設(shè)備往往采用極高的分辨率。

使用 Screen.SetResolution(width, height, false) 可降低輸出分辨率，提升一定的性能。配置多個分辨率，在質(zhì)量和速度之間找到最佳平衡。

15 限制攝像機的使用

每個攝像機都會產(chǎn)生開銷，無論它是否在做有意義的工作。只在有必要渲染時才使用攝像機組件。在低端移動平臺，每個攝像機最多可以使用 1 ms CPU 時間。

16 保持著色器簡單

通用渲染管線包含幾個輕量級光照和無光照著色器，它們已針對移動平臺進行了優(yōu)化。讓著色器變體的數(shù)量盡可能保持較少的狀態(tài)，這樣可以大幅減少運行時內(nèi)存使用量。如果默認 URP 著色器不滿足需要，可以使用 Shader Graph 自定義材質(zhì)的外觀。請參閱此處了解如何使用 Shader Graph 以可視化的方式構(gòu)建著色器。

使用 Shader Graph 創(chuàng)建自定義著色器。

17 盡可能減少過度繪制和Alpha 混合

避免繪制不必要的透明或半透明圖像。這種方式導(dǎo)致的過度繪制和 Alpha 混合會極大影響移動平臺。不要重疊幾乎看不到的圖像或效果。可以使用 RenderDoc 圖形調(diào)試器檢查過度繪制。

18 限制后期處理效果

全屏幕后期處理效果（如發(fā)光）會極大降低性能。請在游戲的美術(shù)設(shè)計中謹慎使用這些效果。

在移動應(yīng)用程序中使用簡單后期處理。

19 小心使用 Renderer.material

在腳本中訪問 Renderer.material 會復(fù)制材質(zhì)并返回對新副本的引用。這會破壞任何已包含該材質(zhì)的現(xiàn)有批次。如果要訪問批次中對象的材質(zhì)，請改用 Renderer.sharedMaterial。

20 優(yōu)化 SkinnedMeshRenderer

蒙皮網(wǎng)格的渲染開銷很大。確保每一個使用 SkinnedMeshRenderer 的對象都是需要它的。如果游戲?qū)ο笾辉谀承r候需要動畫，請使用 BakeMesh 函數(shù)將蒙皮網(wǎng)格凍結(jié)在靜態(tài)姿勢中，并在運行時切換為簡單的 MeshRenderer。

21 盡可能減少反射探針

反射探針可以創(chuàng)建逼真的反射，但在批處理中，它的開銷巨大。使用低分辨率立方體貼圖、剔除遮罩和紋理壓縮可以改善運行時性能。

?參考文獻:

Unity移動端游戲性能優(yōu)化簡譜_UWA學(xué)堂

《Unity性能優(yōu)化》系列課程 | Unity 中文課堂

移動游戲優(yōu)化指南 | Unity 中文課堂文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-840321.html

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