Unity中的DrawCall_unity drawcall

一：绘制原理

为了将物体绘制到屏幕上，引擎必须向图像API(例如OpenGL、Direct3D)发送一个DrawCall指令，每一次发送DrawCall指令的过程为一个渲染批次(Batch)，而这个过程分为两大部分：设置渲染状态(setPass)和调用DrawCall(Batches)，其中设置渲染状态属于比较重的分工，对于加载到游戏中的资源和对象等，CPU需要计算其顶点相关的矩阵，渲染所用的贴图，渲染所用到的材质和shader，渲染所用到的灯光等，如果每个物体的材质和贴图等都不一样，此时CPU的主要工作就是设置这些物体的渲染状态后调用DrawCall，从而造成CPU性能的开销，简单来说也就是CPU向GPU发送指令并由GPU进行绘制

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二：DrawCall过多导致的结果

——程序卡顿
——耗电量快
——设备发热

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三：什么是批处理？

因为CPU每一次发送DrawCall指令都会造成CPU的性能开销（DrawCall次数越多，CPU进行计算的量越大），而CPU的处理速度比GPU慢多了，所以可以将绘制的压力移交给GPU
Unity可以将一些物体进行合并，从而用一次DrawCall来渲染他们。这一操作，称为批处理
例如渲染一千个三角形，如果把它们按一千个单独的网格进行渲染则需要请求1000次DrawCall，而如果直接渲染一个包含了一千个三角形的网格则只需要请求1次DrawCall，这样减轻了CPU的计算开销在性能上会有很大的提升

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四：渲染统计窗口

默认一个空3D工程，会有两个Batches，一个是天空盒，一个是相机
——Batches：相当于DrawCall次数
——Saved by batching：通过批处理节省的DrawCall次数
——SetPass calls：设置渲染状态的次数
只有在相机视野内的会被统计

在Unity中可以通过UnityStats类去查看DrawCall等数据，一般在移动端DrawCall尽量保持在200以下

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五：3D场景优化

——静态批处理
静态批处理默认是开启的，Project Setting—Player—Static Batching
将需要静态批处理的物体设置为Static，游戏运行时会自动为它们合批，将所有静态物体的Mesh Filter自动合并成一个新的Mesh
可以使用工具类动态设置合并的对象：StaticBatchingUtility.Combine，这样就不需要勾选Static

注意：
——需要有相同材质，如果不同只会合并mesh，batches还是会增加
——静态合批的最大顶点数是65535，如果顶点数超过了它，Unity就会自动合并出多个Mesh
——运行游戏后合并过的Mesh对象是不可以发生位移的，但是可以移动父物体节点
——打包时会把合并的mesh存储起来，所以需要额外的内存去存储，并且运行时需要加载这个合并后的大Mesh，所以使用时需要注意，例如一个很大场景，使用静态批处理后包体中就会多一份合并的Mesh，运行时也会加载整个大场景的Mesh，但是游戏运行后只有一小部分出现在摄像机内，那么整个大的Mesh都需要参与渲染

——动态批处理
动态批处理默认是关闭的，需要手动开启：Project Setting—Player—Dynamic Batching

条件限制：
——必须使用相同材质(相同材质的物体之间的差别只在于顶点数据不同，可以将顶点数据合并在一起，再一起发送给GPU)
——Mesh不能超过900个顶点(带uv的模型不能超过300个顶点)
——transform的scale属性不能有负值
——多个pass的shader会破坏批处理

——GPU Instancing
GPU Instancing是指使用相同的材质和网格来渲染多个物体，但每个物体的属性（位置、颜色等）不同。这种方式适用于需要大量重复的物体，比如草地、树木等
勾选Material中的属性Enable GPU instacing，只有在支持GPU Instancing的shader才能选择

条件限制：
——必须使用相同网格和相同材质

——SRP Batcher 
只在UPR或SRP项目中有效，带有如MeshRender、TrailRender、LineRender、ParticleSystem、SpriteRender组件的mesh支持合批。带有SkinMeshRender和 布料模拟的mesh是不能合批

——减少实时光照和阴影效果
实时阴影会导致drawcalls大幅上升，建议关闭实时阴影，使用lightmap满足你想要的阴影效果

——代码动态合并网格
静态批处理会增加额外的内存消耗去存储合并后的Mesh，但原先没有用的Mesh仍保留在内存中，所以可以通过代码动态合并网格后将原先的网格销毁或隐藏

using UnityEngine;
 
/// <summary>
/// 合并网格（挂载到要合并网格所有物体的父物体身上）
/// </summary>
public class CombineMesh : MonoBehaviour
{
    private void Start()
    {
        Combine();
    }
 
    /// <summary>
    /// 合并网格
    /// </summary>
    public void Combine()
    {
        MeshFilter[] filter = GetComponentsInChildren<MeshFilter>();
        MeshRenderer[] renderer = GetComponentsInChildren<MeshRenderer>();
        Material[] mat = new Material[renderer.Length];
        CombineInstance[] combine = new CombineInstance[renderer.Length];
 
        for (int i = 0; i < renderer.Length; i++)
        {
            mat[i] = renderer[i].sharedMaterial;//获得共享材质
 
            combine[i].mesh = filter[i].sharedMesh;
            combine[i].transform = filter[i].transform.localToWorldMatrix;
 
            filter[i].gameObject.SetActive(false);
        }
 
        GameObject mesh = new GameObject("CombinedMesh");
        mesh.AddComponent<MeshFilter>().mesh.CombineMeshes(combine);
        mesh.AddComponent<MeshRenderer>().sharedMaterial = mat[0];
    }
}

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六：UI优化

UI批处理流程：
——找到所有Canvas，剔除掉alpha=0的Canvas
——对Canvas下所有的元素按照Hierarchy层级面板从上到下（深度优先）分析每个元素的depth（下面会介绍depth的计算规则），这个过程中会剔除掉不渲染的元素（activeSelf为false、空节点、Image等脚本被禁用的节点等）
depth计算规则：
——不显示的ui元素depth为-1，不考虑
——判断元素底部是否还有元素（通过判断mesh网格是否相交），如果没有则depth为0，如果有则判断此元素和底部元素的materialId和textureId是否相同，如果相同则depth等于底部元素depth，如果不同则取底部元素的dpeth值+1
——将所有元素加入到一个ui元素队列中，升序依次按照depth、materialId、textureId、Renderer Order排序，根据得到的队列，判断相邻元素之间的材质和贴图是否相同，只要相同就可以进行合批（注意这里不会对深度值进行判断，即使相邻元素深度值不同，只要满足上述条件也可以进行合批）

——避免多个Canvas
——避免Mask组件
——打图集
——UI元素打断合批必须是有重叠，所以注意不能合批的对象尽量不要重叠
——注意Z轴和旋转的影响（在同一平面就不会影响，也就是180度的倍数），如果在Hierarchy面板中顺序是连续的（面板上可以合批的元素是挨着的），则没影响，如果在Hierarchy面板中顺序不连续则会受到Z轴和旋转的影响

UI渲染顺序：Camera的Depth>Sort Order>Plane Distance（Z轴深度）>面板上的顺序

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七：2D Sprite优化

——打图集
——Sorting Layer、Order in Layer、Z轴都会影响

SpriteRenderer渲染顺序：Camera的depth>Z轴深度>Sorting Layer>Order in Layer

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八：其他打断批处理的因素

——调用Render.material也会创建一个新的material打断合批，应该使用render.shareMaterial保证材质共享