unity性能优化方案

unity性能优化方案

1.Unity 性能调试工具及使用方法
2.垃圾回收（Garbage Collection）
3.CPU相关优化
4.GPU相关优化
5.使用UPR（Unity Performance Reporting）云服务进行性能测试

每一帧需要做到的事情

• 渲染一帧所需的时长 > CPU计算所需时长 + GPU计算所需时长
• （比如，如果CPU上的物理计算和脚本运行要花很多时间，那么即使Shader优化的再好，也不会提高帧率；反过来说，如果GPU上压力山大，那么优化物理系统和脚本也对提高帧率没有什么大的帮助。因此，我们要分析找到整个系统中的薄弱环节，也就是漏水的水桶上最低的那一块板。）

CPU 和 GPU 各自负责的工作

1. CPU 相关：Skinning，Batching（Static Batching，Dynamic
2. Batching等），物理相关，用户脚本，粒子效果等 GPU 相关：Shader，Drawcalls，Image
3. Effects（后处理） 但是CPU和GPU不是各自孤立的：
4. Draw Call太高 -> 使用CPU做Batching降低Draw Call -> 性能提升
5. Draw Call不高 -> 使用CPU做Batching降低Draw Call -> 浪费CPU处理能力，导致culling效率下降 -> 性能下降

优化时使用的环境

对Project Settings进行优化设置

• 通过编辑器顶部菜单Edit/Project Settings打开项目设置界面。找到Player下面的 Other Settings界面。
• 确保Static Batching，Dynamic Batching，GPU Skinning，Graphics Jobs 都已经启用。
• （如果是Oculus Quest）禁用ARMv7，打开ARM64。在Scripting Backend下拉框中选择IL2CPP，这样所有的C#代码会被转成C++代码，提高运行速度。
• （如果是Rift和Rift S）在Scripting Backend下拉框中选择IL2CPP（但是Debug会变得不方便），所以在开发阶段可以使用Mono，正式出包时改成IL2CPP。
• 打开XR Plugin Management设置界面，安装Oculus XR Plugin，确保Initialize on Startup为勾选状态。
• 打开Oculus设置界面，确保Shared Depth Buffer和Dash Support都为勾选状态，然后把Stereo Rendering Mode设置为Single Pass Instanced。
• 在Quality设置界面，确保Android平台下只勾选Medium选项，其他选项都要为未勾选状态；其他平台可以全部勾选。
• 将Pixel Light Count设置为1或者0（如果通过Vertex着色器提供光照信息的话）。
• 把Anti Aliasing 设置为 4x Multi Sampling，在Oculus Quest也可以用，因为对GPU压力不大，但是画面质量可以提升很多。
• 把Shadows 设置为 Disable Shadows 或者Hard Shadows Only。
• 将Blend Weights设置为2 Bones。
• 打开Graphics设置界面，确保Android平台设置为Low或者Medium（Oculus Quest）。

代码相关

• 可以使用 Invoke Repeating 或者 Coroutine 来替代 Update 方法

• Debug.Log() 方法会消耗很多性能

• 注意缓存经常需要用到的 Component（组件）

CPU 相关优化

• 光照烘焙
• 使用 Occlusion Culling
• 通过 Mesh Baker Free 提升网格资源性能
• GPU Instancing
• Texture Atlasing
• 从脚本中获取材质时要使用 Renderer.sharedMaterial 而不是 Renderer.Material，因为后者会产生一份新的copy，如果原先这份材质是被 Batch 的，那么 Batch 会失效

使用Occlusion Culling（遮挡剔除）

一般降低drawcall通用方法

• 在 Hierarchy 窗口中找到 Main Camera，在Scene窗口用旋转工具对相机进行旋转，我们可以看到不管相机朝向哪个方向，在 Scene 窗口中从顶部往下看，场景中所有的 GameObject 都会被渲染。
• 把 Main Camera 上的 Occlusion Culling 选项勾选。
• 在 Occlusion 界面中点击右下角的 Bake 按钮，稍等片刻完成烘焙。

通过 Mesh Baker Free 插件提升网格资源性能

这个插件可以合并网格

网格合并可能的副作用是：因为合并完的网格过大，导致Occlusion Culling不起作用。

GPU Instancing

• 可用较少的 Draw Call 渲染多个使用同一网格（Mesh）的Game Object，提高渲染性能。
• 适用于渲染建筑物，树林，草地，或者任何在场景中可以重复使用的模型。
• 即使这些 GameObject 拥有不同的颜色，尺寸等变化，只要它们使用的是同一个网格，就可以使用GPU Instancing。
• 也可以在脚本中使用 GPU Instancing API 实现相关功能：
  Graphics.DrawMeshInstanced 和 Graphics.DrawMeshInstancedIndirect

Unity 的 Batching 优先级：

• Static Batching > GPU Instancing > Dynamic Batching
• • 如果 Project Settings > Player 界面中的 Static Batching 勾选，GameObject也被设置为 Batching Static 并且材质的 GPU Instancing 打开：会在 Inspector 中显示一个报警，提示 GPU Instancing 会被禁用。

GPU相关优化

• GPU优化的三个方面：
• • Fill Rate（填充率）：
• • • Pixel Fill Rate：GPU每秒可以在屏幕上画出的像素数量
• • • Texture Fill Rate：GPU每秒可以查看的贴图数量
• GPU Memory Bandwidth（显存带宽）：
• • 每一秒GPU可以传输到显存（VRAM）的数据量（以字节为单位）
• Vertex Processing（顶点处理）：
• • 网格上的顶点数量
• • 针对每个顶点要做的操作数量

检查方法

1. 在Profiler中查看GPU在渲染上花费的时长
2. 在Player Settings中降低分辨率
3. 再次运行查看GPU的渲染时长
4. 如果性能提升，就说明GPU来不及渲染有 Fill Rate不够的问题

具体优化方法：

• 减少 shader 中的 Fragment Shader 的复杂度，因为 Fragment shader 负责告诉GPU要怎么往屏幕上画像素。
• 使用更优化的 Shader，比如 Mobile Shader (Mobile Shader 也可以用在除移动平台之外的地方)
• 如果使用的是 Standard Shader，可以减少使用贴图的数量，这样 Unity 在编译时会自动优化。
• 需要分析所使用的 Image Effect 对整体 Fill Rate 的影响，如果实在影响很大，那就要禁用某些 Image Effect。

GPU Memory Bandwidth

• 在Profiler中查看GPU在渲染上花费的时长
• 在Quality Settings中降低Texture Quality设置
• 再次运行查看GPU的渲染时长
• 如果性能提升，就说明贴图太大，显存不够用

具体优化方法：

1. Texture Compression
2. Mipmap 和 Mipmap Streaming

Texture Compression

• Texture Compression 优化：
• • 例如： Build 构建完成后，这会在Editor Log里面生成一份构建日志、打开 Window > Console 窗口，在 Console 窗口右上角三个小点图标那里点击 Open Editor Log 菜单。在打开的文本中搜索：Used Assets and files from the Resources folder, sorted by uncompressed size
    这搜索到的地方可以看到所有在项目中使用的，但是没有被压缩过的贴图。
• • 对图片的compression属性进行更改有几种对应的压缩方法

Mipmap 和 Mipmap Streaming

• Unity中的Mipmap相当于Texture的Lod技术，为了防止物体离相机较远时因为贴图的采样率不足导致出现条纹。Unity中生成Lod的方法很简单，在Texture的面板中勾选Generate Mip Maps，然后点Apply即可。生成完毕后可在下方查看每一级level所对应的图片，原理应该是均值采样法。
• mipmap是很典型的用存储空间占用换内存占用的方法（如果资源的 Z 方向上未发生变化，那么使用 Mipmap 是一种浪费：）
• Texture Steaming技术是解决Shader渲染时整个Texture Mipmap金字塔全部加载的问题，在模型离相机较远时的优化效果很好，换句话说大世界游戏的优化效果很不错.当 相机看到图片会计算得到一个合理的mipmap level，然后将其他level的mipmap全部裁剪。不进行加载，同样在MaxLevelReduction进行设置。在游戏运行时会得到一个先模糊再清晰的过程。

Vertex Processing

1. 尽量减少网格上的顶点数量（简化模型）
2. 使用 Normal Map 表现模型细节
3. 如果模型上没有使用 Normal Map，可以在 Model Import Setting 界面禁用此模型的 Vertex Tangents 选项。
4. 使用 LOD
5. 降低自定义 Shader 中 Vertex shader 的复杂度（Vertex shader 是 shader 中告诉GPU如何画出每个顶点的代码块）
6. 如果使用的是标准着色器，那么尽量使用简单的着色器，比如 Mobile Shader。
7. 如果模型上没有使用 Normal Map，可以在 Model Import Setting 界面中将 Normals 设置为 None
8. 如果不是要动态生成网格，或者需要在运行时拷贝网格的数据，Read/Write Enabled这个选项不应该打开。
9. 如果打开读写，那么网格信息会被同时上传到 GPU 和 CPU；否则只会上传到 GPU。所以通常是不打开可读写选项，可以节省内存。
10. 可以通过使用纹理和法线贴图来降低模型顶点数，合理布局UV避免接缝并让纹理可以均匀地分布在模型表面，复用模型和使用 Instancing 与 Static Batching 来进行模型合并减少Draw Call数量。
11. 玩家会拿起物体靠的很近地观察，所以需要VR布局很均匀，因为在VR中可以从任何角度进行观察。
12. 也要注意贴图接缝这些细节，因为玩家会仔细观察。
13. 限制所用材质的数量可以减少 Draw Call，减轻GPU的负担。
14. 使用模块化方式设计制作的模型可以尽量复用。

资产大小缩放建议：

1. 确保场景中的物体有一致的尺寸大小非常重要。如果场景中的物体大小不统一，比如一扇房门比人还矮，或者一辆汽车像山一样大，都会让人觉得不真实。
2. 另外，在普通游戏中常用的动态改变FOV的方法在VR中并不适用。在VR中，建议保持FOV不变。
3. 在缩放场景中模型的时候，为了确保物理效果统一，也要相应的缩放碰撞体的大小。否则物理模拟的效果就会不真实。
4. 人们在体验VR的时候，通常会把头钻进场景中的模型中，想要看到他们不该看到的地方。我们可以设计成当侦测到玩家把头转进模型中时，用渐变的方式把整个屏幕变黑。要做到这一点，我们要为所有相关模型设置正确的碰撞体大小才行。