Unity 优化实践学习(一) ------ 优化前了解以及方向_dirlightmap_combined

1.Unity开发时安装包为啥比原生的安装包大且运行较慢的原因 :

     Unity因为需要能跨平台开发,内置了mono虚拟机,导致导出的包会比较大

2.DrawCall :

    https://www.zhihu.com/question/36357893

    https://zhuanlan.zhihu.com/p/26386905

 DrawCall很简单，就是cpu对图形绘制接口的调用，CPU通过调用图形库（directx/opengl）接口，命令GPU进行渲染操作。

 DrawCall是如何影响性能的 : 

每一次绘制CPU都要调用DrawCall，而在调动DrawCall前，CPU还要进行很多准备工作：检测渲染状态、提交渲染所需要的数据、提交渲染所需要的状态。

而GPU本身具有很强大的计算能力，可以很快就处理完渲染任务。

当DrawCall过多，CPU就会很多额外开销用于准备工作，CPU本身负载，而这时GPU可能闲置了。

做个试验：拷贝1000个总大小1M的文件和单个大小为1M的文件，明显拷贝1000个文件要慢很多，DrawCall调用和这个很类似。

那么可以在哪看DrawCall呢?     

3.Profile

     Unity优化翻译官方文档(五) ------ Profiler window

4.Rendering Statistics Window

https://blog.csdn.net/wdmzjzlym/article/details/51335915

http://www.mycmessia.com/2015/09/22/unity-camera-%E7%BB%84%E4%BB%B6%E9%83%A8%E5%88%86%E5%8F%82%E6%95%B0%E8%AF%A6%E8%A7%A3/

  Statistics窗口，全称叫做 Rendering Statistics Window，即渲染统计窗口（或渲染数据统计窗口）,窗口中罗列出关于声音、图像、网络状况等多种统计信息

参数解析: 

①.FPS(Time per frame andFPS):frames per seconds表示引擎处理和渲染一个游戏帧所花费的时间

      该数字主要受到场景中渲染物体数量和 GPU性能的影响，FPS数值越高，游戏场景的动画显示会更加平滑和流畅。一般来说，超过30FPS的画面人眼不会感觉到卡，由于视觉残留的特性，光在视网膜上停止总用后人眼还会保持1/24秒左右的时间，因此游戏画面每秒帧数至少要保证在30以上。另外，Unity中的FPS数值仅包括此游戏Scene里更新和渲染的帧，编辑器中绘制的Scene和其它监视窗口的进程不包括在内。(越高越好)

②.CPU:获取到当前占用CPU进行计算的时间绝对值，或时间点，如果Unity主进程处于挂断或休眠状态时，CPU time将会保持不变。(越低越好)

③.Render thread:GPU渲染线程处理图像所花费的时间，具体数值由GPU性能来决定，

④.Batches(批处理):即Batched Draw Calls,是Unity内置的Draw Call Batching技术。

     引擎每对一个物体进行一次DrawCall，就会产生一个Batch,这个Batch里包含着该物体所有的网格和顶点数据，当渲染另一个相同的物体时，引擎会直接调用Batch里的信息，将相关顶点数据直接送到GPU,从而让渲染过程更加高效，即Batching技术是将所有材质相近的物体进行合并渲染。

⑤.Verts：摄像机视野(field of view)内渲染的顶点总数。

⑥.Tris:   摄像机视野(field of view)内渲染的的三角面总数量。

新建一个空的场景，里边没有添加任何物体，为什么Status面板上显示有1.7k Tris以及5.0kVerts。这是因为空的场景自带默认的天空盒。点击Windows---Lighting打开Lighting下的Scene面板，把Skybox里的材质设为空，比如像我下图这样：

⑦.Screen:获当前Game屏幕的分辨率大小，后边的2.1MB表示总的内存使用数值。

⑧.SetPass calls

为了实现相应的效果，Shader里或许会包含很多的Pass,每当GPU即将去运行一个Pass之前，就会产生一个“SetPass call”，因此在描述渲染性能开销上，“SetPass calls”更加有说服力。

⑨.Shadow casters：表示场景中有多少个可以投射阴影的物体，一般这些物体都作为场景中的光源

⑩.visible skinned  meshed：渲染皮肤网格的数量。

⑪.Animations:正在播放动画的数量。

5.优化方向

在移动端性能优化：

1.渲染

• 利用reflect probe代替反射、折射，尽量不用RTT、GrabPass、RenderWithShader、CommandBuffer.Blit (BuiltinRenderTextureType.CurrentActive...)
• 建立统一后处理框架(bloom、hdr、DOF等)代替多后处理，可以共用模糊函数，减少多次blit；另外要注意RTT的尺寸。
• 空气折射、热浪扭曲等使用GrabPass不是所有硬件都支持，改为RTT或者后处理来优化。
• 建立统一shader材质代替单一shader，充分利用shader_feature、multi_compile，并将宏开关显示于界面。
• 图像混合代替多通道纹理，阴影投射、阴影接收、MetaPass、forwardadd 等pass不需要时要剔除。
• 少用alpha test、discard、clip、Alpha Converage等，因为会影响Early-Z Culling、HSR的优化。
• 避免Alpha Blend穿透问题（权重混合、深度剥离等透明排序方法代价太大了）。
• 光照贴图代替动态阴影、尽量不用实时光；阴影贴图、环境贴图用16位代替32位；利用projector+rtt或者光圈代替实时阴影。
• 将环境参数（风、雨、太阳）等shader全局参数统一管理。
• 非主角可以用matcap代替pbr、无金属不一定要用pbr，仔细选择物理渲染所用的FDG（F:schlick、cook-torrance、lerp、要求不高用4次方，D：blinn-phong、beckmann、GGX、GGX Anisotropic,G:neumann、cook-torrance、Kelemen、SmithGGX；standard shader要注意选择BRDF1-BRDF3），渲染要求不高时不用GGX；可以用LH来优化GGX。
• 用fixed、half代替float,建立shader统一类型（fixed效率是float的4倍，half是float的2倍），小心选择shader变量的修饰(uniform、static、全局),选择Mobile或Unlit目录下shader
• 使用高低配渲染，内存足够时可以考虑开启mipmap
• 使用surface shader注意关掉不用的功能，比如：noshadow、noambient、novertexlights、nolightmap、nodynlightmap、nodirlightmap、nofog、nometa、noforwardadd等
• standard shader的变体太多（3万多），导致编译时间较长，内存占用也很惊人（接近1G），如果使用要关掉没用的shader_feature,比如：_PARALLAXMAP、SHADOWS_SOFT、DIRLIGHTMAP_COMBINED DIRLIGHTMAP_SEPARATE、_DETAIL_MULX2、_ALPHAPREMULTIPLY_ON；另外要去掉多余的pass
• shaderforge、Amplify Shader Editor生成的shader有多余代码要程序专门优化，Amplify Shader Editor功能更强大一些，而且开源，建议学习。
• 不要用unity自带terrian，因为即使只用3张splat图，shader也是对应4个的，建议T4M或者转为mesh。
• 模型和材质相同且数量巨大时用Instance来优化，比如草。
• 利用查找纹理(LUT)来优化复杂的光照渲染，比如：皮肤、头发、喷漆等。
• 尽量不要使用Procedural Sky，计算瑞丽散射和米氏散射效率比较低。
• 尽量不要使用speedtree，改为模型加简单树叶动画，不过SpeedTreeWind.cginc里面的动画函数很丰富，TerrianEngine中的SmoothTriangleWave很好用。
• 多用调试工具检查shader性能，常用工具有：FrameDebug、Nsight、RenderDoc 、AMD GPU ShaderAnalyzer / PVRShaderEditor、Adreno Profiler 、腾讯Cube、UWA等；另外可以内置GM界面，比如开关阴影，批量替换shader等方便真机调试。

2.脚本

• 减少GetComponent、find等查找函数在Update等循环函数中的调用、go.CompareTag代替go.tag 、
• 减少SendMessage等同步函数调用；减少字符串连接；for代替foreach，5.5以后版本foreach已经优化过了；少用linq；
• 大资源改为异步加载
• 合理处理协程调用
• 将AI、网络等放在单独线程
• 发布优化：关闭log、剔除代码
• 伪随机
• 脚本挂载类改为Manager等全局类实现
• lua中尽量不实现update、fixedupdate等循环函数，lua和csharp互调用的效率比较低。

3.内存管理

• 池子管理粒子、float UI等小资源，频繁地GC会造成卡顿
• 必要时主动调用GC.Collect()
• 按照不同资源、不同设备管理资源生命周期，Resources.Load和Assetbundle统一接口，利用引用计数来管理生命周期，并打印和观察生命周期。保证资源随场景而卸载，不常驻内存，确定哪些是预加载，哪些泄漏。
• 内存泄漏（减少驻留内存）：Container内资源不remove掉用Resources.UnloadUnusedAssets是卸载不掉的；对于这种情况，建议直接通过Profiler Memory中的Take Sample来对其进行检测，通过直接查看WebStream或SerializedFile中的AssetBundle名称，即可判断是否存在“泄露”情况；通过Android PSS/iOS Instrument反馈的App线程内存来查看；
• 堆内存过大：避免一次性堆内存的过大分配，Mono的堆内存一旦分配，就不会返还给系统，这意味着Mono的堆内存是只升不降的。常见：高频调用new；log输出；
• CPU占用高：NGui的重建网格导致UIPanel.LateUpdate（按照静止、移动、高频移动来切分）；NGUI锚点自身的更新逻辑也会消耗不少CPU开销。即使是在控件静止不动的情况下，控件的锚点也会每帧更新（见UIWidget.OnUpdate函数），而且它的更新是递归式的，使CPU占用率更高。因此我们修改了NGUI的内部代码，使锚点只在必要时更新。一般只在控件初始化和屏幕大小发生变化时更新即可。不过这个优化的代价是控件的顶点位置发生变化的时候（比如控件在运动，或控件大小改变等），上层逻辑需要自己负责更新锚点。 加载用协程； 控制同一个UIPanel中动态UI元素的数量，数量越多，所创建的Mesh越大，从而使得重构的开销显著增加。比如，战斗过程中的HUD血条可能会大量出现，此时，建议研发团队将运动血条分离成不同的UIPanel，每组UIPanel下5~10个动态UI为宜。这种做法，其本质是从概率上尽可能降低单帧中UIPanel的重建开销。
• 资源冗余：AssetBundle打包打到多份中；动态修改资源导致的Instance拷贝多份（比如动态修改材质，Renderer.meterial，Animation.AddClip）。
• 磁盘空间换内存：对于占用WebStream较大的AssetBundle文件（如UI Atlas相关的AssetBundle文件等），建议使用LoadFromCacheOrDownLoad或CreateFromFile来进行替换，即将解压后的AssetBundle数据存储于本地Cache中进行使用。这种做法非常适合于内存特别吃紧的项目，即通过本地的磁盘空间来换取内存空间

4.美术

• 建立资源审查规范和审查工具：PBR材质贴图制作规范、场景制作资源控制规范、角色制作规范、特效制作规范；利用AssetPostprocessor建立审查工具。
• 压缩纹理、优化精灵填充率、压缩动画、压缩声音、压缩UI（九宫格优于拉伸）；严格控制模型面数、纹理数、角色骨骼数。
• 粒子：录制动画代替粒子、减少粒子数量、粒子不要碰撞
• 角色：启用Optimize Game Objects减少节点,使用（SimpleLOD、Cruncher）优化面数。
• 模型：导入检查Read/Write only、Optimize Mesh、法线切线、color、禁用Mipmap
• 压缩纹理问题：压缩可能导致色阶不足；无透明通道用ETC1,现在安卓不支持ETC2已不足5%，建议放弃分离通道办法。
• UI：尽可能将动态UI元素和静态UI元素分离到不同的UIPanel中（UI的重建以UIPanel为单位），从而尽可能将因为变动的UI元素引起的重构控制在较小的范围内； 尽可能让动态UI元素按照同步性进行划分，即运动频率不同的UI元素尽可能分离放在不同的UIPanel中； 尽可能让动态UI元素按照同步性进行划分，即运动频率不同的UI元素尽可能分离放在不同的UIPanel中；
• ugui：可以充分利用canvas来切分不同元素。
• 大贴图会导致卡顿，可以切分为多个加载。
• iOS使用mp3压缩、Android使用Vorbis压缩

5.批次

• 开启static batch
• 开启dynamic batch：要求模型小于900顶点，用法线小于300，用切线小于180，缩放不一致、使用lightmap、多通道材质等会使dynamic batch无效。
• 减少GameObject，场景模型数量对fps影响巨大。
• 批次不是越少越好，过大的渲染数据会给总线传输带来压力。

6.物理

• 不需要移动的物体设为Static
• 不要用Mesh碰撞，角色不用碰撞体
• 触发器逻辑优化
• 寻路频率、AI逻辑频率 、Fixed Timestep、降帧到30
• 出现卡顿的复杂计算，例如寻路、大量资源加载 可以用分帧或者协成异步来处理

接下来一次对这些方面进行项目的优化，并进行总结

 

参考文章 : https://zhuanlan.zhihu.com/p/26030252