【Unity優化】DrawCall與Batch

1、渲染一幀步驟

0-一、剔除：攝像機視錐體剔除、代碼刪除/隱藏Mesh

0-二、從硬盤HDD中加載紋理、Mesh到內存RAM，再將須要渲染的加載到VRAM[1]。

一、設置全局 Render State（Unity中對應SetpassCall），包含：頂點/片元着色器、紋理、材質、光照、透明度等

二、CPU發送一個DrawCall給GPU，指向VRAM中的一個Mesh（不包括材質，這是上一步的工做）。

三、GPU根據當前 Render State，以及CPU指向的頂點數據，經過代碼生成像素並顯示到屏幕。

若是後續Mesh使用相同的 Render State，那麼重複二、3步驟；不然須要執行一次1步驟。

步驟3稱爲管線Pipeline。管線中從開始到結束，比較關鍵的模塊有：頂點着色器、光柵化、片元着色器。頂點和片元着色器是可編程的，即常說的Shader。

[1] RAM、VRAM分別存儲什麼：https://www.reddit.com/r/gamedev/comments/camqq0/whats_stored_in_ram_and_vram/

https://forums.unrealengine.com/development-discussion/rendering/1651940-i-want-to-learn-more-about-how-vram-is-used-and-texture-object-optimizations

（1）VRAM：GPU內存僅存儲當前幀（DC）須要的資源，好比：紋理、mesh、shader、framebuffer、constant buffer、以及其餘渲染場景所需的通用數據。處理完當前的DC後，就會清除數據，準備下次DC。

（2）RAM：RAM包含可執行代碼、音頻、遊戲數據。通常不包含紋理、mesh這些已經在VRAM中的資源（CPU從HDD中讀到RAM，傳給VRAM，而後從RAM中清除。然而若是須要在CPU中檢測碰撞，mesh信息就須要保留）。

（3）RAM、VRAM：動畫、物體變換通常同時存在。一般在CPU中每幀更新，而後複製到VRAM中渲染。

2、優化概述

Render State、DrawCall屬於CPU的工做，都比較耗時。優化方向：下降它們的執行次數。

減小 Render State：減小材質的種類

減小 DrawCall：不一樣的Mesh儘可能使用同一個材質；對同種材質的Mesh作合批處理；使用GPU Instancing

其餘優化：避免OverDraw（避免使用透明，錯誤示範：爲了實現四角陰影，使用一張全屏圖片）

3、優化細節

合批分爲動態、靜態。

【靜態合批】：將相同材質的Mesh合併成一個大Mesh。

優勢：下降DC，且只須要執行一次，能夠是不一樣Mesh；

缺點：佔用內存，不能部分剔除。

適合：靜態大Mesh。

【動態合批】：實時地將相同材質的Mesh合併成一個大Mesh。

優勢：下降DC，能夠是不一樣Mesh，能夠部分剔除。

缺點：每幀都要執行，消耗CPU，且佔用內存。若是該步驟消耗的CPU，大於下降DC所帶來的的提高，則反而影響性能。限制較多（非負縮放、沒有光照貼圖或使用相同的光照貼圖位置、material單pass、不能接受實時陰影）

適用：動態的大量小Mesh。

【GPU Instancing】CPU只發送一次Mesh給GPU，GPU本身去複製實例化。爲了讓Mesh有不一樣的狀態，甚至播放動畫，CPU須要同時提供一份額外數據（好比變換矩陣）。

優勢：解放CPU。

缺點：須要是相同的Mesh，對平臺和API有要求（Windows要求DirectX11以上、OpenGL Core 4.1+/ES 3.0+）

適用：大量相同的Mesh，好比植被

4、容易出錯的地方

一、修改Render.material致使不能動態合批：

（1）Unity提供了兩個獲取Material的方法接口，分別是material及sharedMaterial。當對物體的material進行任何修改時，Unity會對Render裏Materials列表第一個預設的Material進行實例化，並將返回實例。Unity這麼作的目的是不影響其餘物體，而僅僅修改這個實例。

（2）若是調用sharedMaterial，Unity就不會幫咱們實例化，直接返回本來的材質球。可是會讓全部使用該sharedMaterial的模型響應相同的修改。若是這不是你想要的，能夠建立兩個材質球，根據不一樣的狀況替換材質。

Ref: [**記一次Dynamic Batching不生效的爬坑實例分析Unity]**

二、動態合併的限制是單個模型900頂點：

Unity文檔中所說的動態合併的頂點限制是900，指的是單個模型，而不是合批的模型總和。合批的模型總和上限是65535[1]。同理，若是Shader使用了頂點座標、法線、單個UV，那麼限制是300個頂點；若是使用了頂點座標、法線、UV0、UV1和切線，則限制是180個頂點。這兩個限制針對的也是單個模型。

[1] https://forum.unity.com/threads/unity-5-3-static-batching-not-batch-draw-calls.372625/