Unity學習筆記 - UI System（一）

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EnigmaJJ

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術語

    Canvas是Unity的原生組件，Unity的渲染系統使用Canvas來提供繪製在遊戲世界中的分層幾何結構。

    Canvas的職責是將他所包含的幾何體組合成batches，生成合適的渲染命令並將這些命令發送給Unity的圖形系統。全部這些都是由C++代碼完成的，被稱爲rebatch或batch build。當Canvas被標記爲須要rebatch時，該Canvas就被認爲是dirty的。

    幾何體是經過Canvas Renderer組件提供給Canvas的：

    Sub-canvas是嵌套在Canvas組件中的另外一個Canvas。Sub-canvas將他所包含的控件從他的父Canvas隔離。dirty Sub-canvas不會強制他的父Canvas去重構父Canvas中的幾何體，反之也同樣（有一些特殊的狀況，例如當父Canvas引發Sub-canvas的尺寸發生變化，那麼Sub-canvas就不得不重構他包含的幾何體）。

    Graphic是Unity UI C#庫提供的一個基類。全部提供可繪製幾何體（例如Image、Text）到Canvas系統的Unity UI C#類都繼承自Graphic。絕大多數內置的Unity UI圖形都是經過Graphic的子類MaskableGraphic實現的，這些圖形能夠經過MaskableGraphic實現的IMaskable接口來實現遮罩效果：

    Layout組件用於控制RectTransform的尺寸和位置。Layout組件只依賴於RectTransform而且只對與本身相關的RectTransform的屬性有影響。Layout組件不依賴於Graphic類，可以獨立於Unity UI的Graphic組件來使用。

    Layout組件和Graphic組件都依賴於CanvasUpdateRegistry類。該類會追蹤須要被更新的Layout組件和Graphic組件，而且在這些組件相關的Canvas調用willRenderCanvases事件時觸發update。

    Layout組件和Graphic組件的更新被稱爲rebuild。

 

渲染細節

    在使用Unity UI時，要記住全部由Canvas渲染的幾何體都是在Transparent隊列渲染的。也就是說，全部幾何體都是使用Alpha Blend按照從後往前的順序渲染的。從性能角度出發就意味着每一個光柵化的像素都會被採樣，即便該像素會被其餘的不透明幾何體徹底覆蓋。在移動設備上，這種高水平的overdraw將會迅速超過GPU的fill-rate能力。

 

Canvas Batch構建過程

    Batch構建過程是指Canvas組合他所包含的UI元素的網格並生成合適的渲染命令發送給Unity圖形管線的過程。構建過程的結果會被緩存起來而且被重用直到Canvas被標記爲dirty，不管什麼時候當組成Canvas的網格有任何一個發生變化時Canvas就會被標記爲dirty。

    Canvas使用的網格是從附加在Canvas上的Canvas Renderer組件中獲取的，但不會從Sub-canvas中獲取。

    Batch的計算須要根據深度排序網格，須要檢測網格共享的材質等等。這個操做是多線程的，因此他的性能一般在不一樣的CPU架構上會有很大的不一樣，特別是在移動芯片（一般只有少許的CPU核心）以及桌面CPU（一般有4個甚至更多的CPU核心）之間性能區別很大。

 

Graphics重建過程

    Graphics重建過程是指Unity UI C#圖形組件的網格和佈局從新計算的過程。該過程是在CanvasUpdateRegistry類中經過函數PerformUpdate執行的。

    PerformUpdate的執行過程分爲三步：

        1. Dirty Layout組件經過函數ICanvasElement.Rebuild重構他們的佈局

        2. 任何已註冊的裁剪組件（例如Masks）對可裁剪的組件進行裁切，這是經過函數ClippingRegistry.Cull完成的

        3. Dirty Graphic組件對他們包含的圖形元素進行重建

   

    Layout的重建分爲三部分：PreLayout、Layout以及PostLayout。Graphic的重建分爲兩部分：PreRender以及LatePreRender：

 

Layout重建

    爲了從新計算Layout組件所包含組件的位置和尺寸，以合適的的層級順序應用Layouts是十分必要的。靠近根節點的Layouts有可能會改變嵌套在他裏面的Layouts的位置和尺寸，所以必須優先計算。

    Unity UI會將dirty Layout組件根據他們在層級中的深度進行排序，層級高（也就是父Transform數量少）的Layout會被移到隊列的前面。

    已排序的Layout組件接着會重建他們的佈局，此時Layout組件所控制的UI元素的位置和尺寸會發生更改。

 

Graphic重建

    當Graphic組件重建時，Unity UI使用ICanvasElement接口的Rebuild函數（能夠見上圖第3步）。Graphic實現該接口，在重建過程的PreRender階段會執行兩個不一樣的重建步驟：

        1. 若是頂點數據被標記爲dirty（例如組件的RectTransform改變了尺寸），那麼網格將被重建

        2. 若是材質數據被標記爲dirty（例如組件的材質或紋理髮生了變化），那麼附加到Canvas Renderer上的材質將被更新

    Graphic重建不須要按任何特定的順序來遍歷Graphic組件，也不須要任何排序操做。