Unity GPU Instancing的使用嘗試

時間 2019-12-01

標籤 unity gpu instancing 使用嘗試简体版

原文原文鏈接

彷佛是在Unity5.4中開始支持GPU Instacing，但若是要比較好的使用推薦用unity5.6版本，由於這幾個版本一直在改。html

這裏測試也是使用unity5.6.2進行測試git

在5.6的版本里,Instancing再也不是一個單獨的shader，而是一個開關。github

若是使用Instancing功能須要開啓，不然調用相關接口時會報錯dom

默認狀況下，多個同樣的模型會被動態批次合併優化掉，動態批次合併有不少種狀況不可用，其中一種就是鏡像的狀況。ide

這裏用鏡像後的實例模型和GPU Instancing作比較測試

注意，在Unity5.6.2或者以後的版本中，只要材質球勾選Instancing，即自動開啓並使用GPU Instancing。優化

GPU Instancing大體代碼以下(用Graphics一次性調用減小了層級對象的建立開銷):ui

void Update()
{
    var meshRenderer = template.GetComponent<MeshRenderer>();
    var meshFilter = template.GetComponent<MeshFilter>();
    var mesh = meshFilter.sharedMesh;
    var matrices = new Matrix4x4[instanceCount];

    for (int i = 0; i < matrices.Length; i++)
    {
        var position = Random.insideUnitSphere * range;
        var rotation = Quaternion.LookRotation(Random.insideUnitSphere);
        var scale = Vector3.one * Random.Range(-2f, 2f);
        var matrix = Matrix4x4.TRS(position, rotation, scale);

        matrices[i] = matrix;
    }

    Graphics.DrawMeshInstanced(mesh, 0, meshRenderer.sharedMaterial, matrices);
}

是實時隨機的位置，會看見只有13個Batches.spa

常規實例化測試腳本(掛了正弦運動腳本，注意鏡像反轉，使其沒法動態批次合併):翻譯

for (int i = 0; i < instanceCount; i++)
{
    var instancedTemplate = Instantiate(template);
    instancedTemplate.transform.position = Random.insideUnitSphere * range;
    instancedTemplate.transform.forward = Random.insideUnitSphere;
    instancedTemplate.transform.localScale = Vector3.one * Random.Range(-2f, 2f);
}

大概在1020個Batches

另外我還打了個APK包測了下，竟然能在個人紅米3S上跑。這就有點厲害了

那麼GPU Instacing其實也有一些限制的，好比不支持蒙皮網格等(不過資源商店有一個Animation Instacing: 連接)

(補充:Unity官方開源了一個Animation Instacing: https://blogs.unity3d.com/cn/2018/04/16/animation-instancing-instancing-for-skinnedmeshrenderer/)

這些支持信息在官網的頁面都有羅列 https://docs.unity3d.com/Manual/GPUInstancing.html

硬件需求：

GPU Instancing is available on the following platforms and APIs:

DirectX 11 and DirectX 12 on Windows

OpenGL Core 4.1+/ES3.0+ on Windows, macOS, Linux, iOS and Android

Metal on macOS and iOS

Vulkan on Windows and Android

PlayStation 4 and Xbox One

WebGL (requires WebGL 2.0 API)

模塊間的需求(沒找到原版的帖子,翻譯版摘抄一段):

下列狀況不能使用Instancing：

使用Lightmap的物體

受不一樣Light Probe / Reflection Probe影響的物體

使用包含多個Pass的Shader的物體，只有第一個Pass能夠Instancing前向渲染時，受多個光源影響的物體只有Base Pass能夠instancing，Add Passes不行

另外，默認的DrawMeshInstanced有1024實例數的限制

須要DrawMeshInstancedIndirect，而這個接口依賴ComputerShader，一些平臺不支持。

而後再測一下GPU Instanced Indirect，也就是DrawMeshInstancedIndirect這個接口

彷佛是藉助ComputerShader實現超過1024數量的Instancing

下圖爲3萬個Cube:

代碼和shader我作了點修改，大體以下：

void Update()
{
    // Update starting position buffer
    if (cachedInstanceCount != instanceCount) UpdateBuffers();

    for (int i = 0; i < mPositions.Length; i++)
    {
        float angle = Random.Range(0.0f, Mathf.PI * 2.0f);
        float distance = Random.Range(20.0f, 100.0f);
        float height = Random.Range(-2.0f, 2.0f);
        float size = Random.Range(0.05f, 0.25f);
        mPositions[i] = new Vector4(Mathf.Sin(angle) * distance, height, Mathf.Cos(angle) * distance, size);
    }

    positionBuffer.SetData(mPositions);
    instanceMaterial.SetBuffer("positionBuffer", positionBuffer);

    // Render
    Graphics.DrawMeshInstancedIndirect(
        instanceMesh,
        0,
        instanceMaterial,
        new Bounds(Vector3.zero, new Vector3(100.0f, 100.0f, 100.0f)),
        argsBuffer);
}