Unity3D技术之优化图形性能绘制调用批处理浅析

原文：http://www.gopedu.com/article/685

Unity3D技术之优化图形性能绘制调用批处理浅析

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绘制调用批处理

     若要在屏幕上绘制一个对象，引擎必须向图形 API 发起调用（如 OpenGL 或 Direct3D）。图形 API 为完成每个绘制调用进行大量工作，因而会在 CPU 造成性能开销。

    Unity 可以在运行时组合一系列对象，并使用单个绘制调用统一绘制。这种操作称之为“批处理”。Unity 可以批处理的对象越多，可以获得的渲染性能就越好（就 CPU 而言）。

    Unity 的内置批处理支持有助于在建模工具中简单地组合几何体（或者使用标准资源包 (Standard Assets package) 中的 CombineChildren 脚本）。Unity 中的批处理发生在确定可见性步骤之后。引擎将分别对每个对象进行剔除，所渲染几何体的数量将和没有批处理时一样。另一方面，在建模工具中组合几何体可以阻 止有效剔除，并导致需要渲染的几何体数量更多。

材质

    只有共享同一种材质的对象才可以批处理。因此，如果想要完成更好的批处理，就必须在不同对象之间尽可能共享更多的材质。

    如果有两种仅纹理不同的材质，可以将这些纹理组合进单个更大的纹理中，这个过程称之为纹理地图集 (texture atlasing)。一旦纹理位于相同的地图集中，就可以使用单一纹理。

    如需从脚本访问共享材料属性，那么要注意，更改 Renderer.material 将创建材料的副本，这一点非常重要。相反，应该使用 Renderer.sharedMaterial 确保材料共享。

动态批处理

    如果移动的对象共享同一材质，且符合其他标准，Unity 可自动将移动的对象批处理为同样的绘制调用。动态批处理可自动完成，无需进行任何其他操作。

    提示：

     1、批处理动态对象中的每个顶点都存在开销，因此，批处理只应用到包含的顶点属性少于 900 个的网格。 

     2、如果着色器正在使用顶点位置 (Vertex Position)、法线 (Normal) 和单个 UV，那么您最多可以批处理 300 个顶点；然而，如果着色器正在使用顶点位置 (Vertex Position)、法线 (Normal)、UV0、UV1 和切线 (Tangent)，那么最多只可以批处理 180 个顶点。

     3、 请注意： 属性限制在将来可能有所更改

     4、一般而言，对象应使用相同的变换范围。

     5、非统一测量的对象属于例外；如果多个对象拥有不同的非统一范围，它们依然可以批处理。

     6、使用不同材质实例的对象不会同时批处理，即使这些实例从本质上来说一样。

     7、带光照贴图的对象还有其他渲染器参数： 光照贴图指数和光照贴图的偏移量/范围。因此，通常动态光照贴图对象应指向同样的光照贴图位置才能进行批处理。

     8、多通道着色器将打断批处理。几乎所有 unity 着色器都在正向渲染中支持多种光照，为其有效提供额外的通道。“其他逐像素光照”的绘制调用将不会批处理。

     9、收到实时阴影的对象将不会分批处理。

静态批处理

    另一方面，静态批处理允许引擎减少任何尺寸几何体的绘制调用（只要几何体不移动且共享同一种材质）。静态批处理比动态批处理明显更为有效。应选择静态批处理，因为它需要的 CPU 功耗更少。

    为充分利用静态批处理，必须明确指定某些对象为静态且不会在游戏中移动、旋转或缩放。如需实现这一操作，可在检视器 (Inspector) 的静态 (Static) 复选框中将目标标记为静态。

    使用静态批处理需要额外的内存，以存储组合的几何体。如果在静态批处理之前数个对象共享同样的几何体，那么将在编辑器 (Editor) 中或运行时为每个对象创建几何体副本。这并非万全之策 — 某些时候必须避免对某些对象进行静态批处理，牺牲渲染性能，以保证更少的内存占用。例如，将茂盛的森林中的树木标记为静态可带来严重的内存影响。

    只有 Unity 专业版中的所有平台能使用静态批处理

其他批处理提示

    目前，只有网格渲染器 (Mesh Renderers) 和粒子系统 可以批处理。这意味着，蒙皮网格、布料、痕迹渲染器和其他类型的渲染组件不能批处理。

    半透明渲染器通常需要对象按照前后颠倒的顺序渲染，以实现半透明效果。Unity 首先以这种顺序组织对象，然后试着批处理。但是由于顺序必须满足严格的要求，这同样也意味着批处理的对象比不透明对象更少。

    Unity 渲染的某些部分还未实现批处理，例如渲染阴影投射、相机深度纹理或 GUI 等不会批处理。