Unity优化之Drawcall

Posted 2023-04-05 老白游戏开发

一、什么是Drawcalls

在Unity中，每次CPU准备数据并通知GPU的过程就称之为一个DrawCall。这个过程会指定一个Mesh被渲染，绘制材质。

二、Drawcalls有什么影响

为了CPU和GPU可以进行并行工作，需要一个命令缓冲区，由CPU向其中添加命令，然后由GPU从中读取命令，这样就实现了通过CPU准备数据，通知GPU进行渲染。在每次调用DrawCall之前，CPU需要向GPU发送很多内容，主要是包括数据，渲染状态，命令等。所以如果DrawCall数量过多就会导致CPU进行大量计算，进而导致CPU的过载，影响程序运行效率。

三、查看Drawcalls

在unity中查看drawcalls有2个方法，如图1所示查看Game窗口中的State下的Batces，这个数量和drawcalls数量相同。第二种方法是查看Window  → Analysis → Profiler 中的Rendering下的Drawcalls，如图2所示。 

图1                                                                                图2

四、Drawcalls优化

1. 3D场景优化

1.1 静态批处理

静态批处理首先需要到 Project Setting → Player → Other Setting 中将Static Bathing 勾选上，然后把需要静止的物体标记为Static，然后无论大小，相同材质的都会组成Batch。如下图所示，当没有勾选 static 的时候，场景中2个cube的drawcalls为4，勾选了之后drawcalls变成了3。

1.2 动态批处理

动态批处理需要在Project Setting → Player → Other Setting 中将Dynamic Bathing 勾选上，Unity会自动将使用相同材质的物体合并处理。如图所示，场景中虽然有3个cube，但是drawcalls还是只有3。

不过，在使用动态批处理的时候，具有一些局限性。

• 顶点属性最大限制900的可移动物体,

• 使用lightmap的物体不行进行批处理

• 使用多通道的shader也不会进行批处理

• 缩放比不同的物体不会批处理

1.3 勾选 Enable GPU Instancing

在使用大量重复的物体时，需要将该物体的材质的 Enable GPU Instancing 勾选上，这样Unity会将Mesh相同的物体合并处理，常用于树木，植被，粒子等。如图所以虽然我放置了5个cube，但是drawcalls依然只有3。

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1.4 减少实时光照和阴影效果

当开启灯光，在没有开启阴影的时候drawcalls为3，开启了之后drawcalls变成了7。实时阴影会导致drawcalls大幅上升，建议关闭实时阴影，使用lightmap满足你想要的阴影效果。

1.5 合并Mesh和材质球

如果一个模型有2个或者以上的材质球的时候，drawcalls会直线上升，所以应该劲量将mesh和材质球合并成为一个，以减少drawcalls。如图所示我在一个测试cube中放置了3个material，这个时候drawcalls从3变成了10（和不同的material有关，每个material最低为1）。

1.6 渲染顺序调整

Unity的渲染是有顺序的，这个顺序我们可以自己调整，相机按照深度进行渲染。在图中我使用了3个cube梯次排序，其中第一个和第三个使用相同的材质球。当第二个cube在中间时，drawcalls为5，第二个cube在前或者后时，drawcalls为4。

出现图中情况的原因是在绘制第一个cube时候使用材质球A，绘制第二个cube的时候使用材质球B，绘制第三个cube的时候使用材质球A，这个时候第二个打断了材质球A的渲染使用，使第一个和第三个材质球分开渲染了。

2. 2D UI优化

2.1 图集制作

在制作UI的时候，文件夹中小的图片可以在Unity中制作成图集再给UI使用，这样可以减少drawcalls，具体操作为首先在Project Setting →Editor → Sprite Packer 中选择Mode 为Enable。然后在Assets中右键 Create → Sprite Altas，再将需要打包图集的图片资源拖到Altas中的Objects for Packing中，再点击Pack Preview，图集就制作好了。

如图所示，在没有使用图集的时候，3张图drawcalls为5，当使用的图集时，drawcalls变成了3,3个图使用同一张图集，drawcalls也就变成了3。

2.2 不同图集重叠会打断合批

不同的图集之间重叠会打断合批，在制作UI的时候应该注意不同的UI放置位置，避免出现这种问题，如图，2个图集的UI在分开放的时候drawcalls为4，重叠隔开之后drawcalls变成了5。

2.3 谨慎使用多canvas

每添加一个canvas会添加一个drawcalls，哪怕你下面的资源使用同一个图集也会添加。如图所示当我添加一个canvas，改变了第三个图的层次之后，drawcalls从3变成了4。

2.4 Mask会打断合批，新增drawcalls

当我给使用了图集的一个UI添加一个Mask组件之后，drawcalls从3变成了5。这里可以使用Rect Mask 2D，效果相同但是drawcalls不会增加，回到了3。当我在有Mask组件的UI下添加一个Image，sprite还是使用图集中的图片时，发现drawcalls从5变成了6，说明mask组件还会打断合批，使Mask内外资源分开渲染。这个时候将Mask改为Rect Mask 2D，drawcalls从6变回4，但是也比最初的3多了1，说明使用Rect Mask 2D 也会打断合批，分开渲染。

2.5 图文混排打断合批

新加入两个Text文本（Text Mesh Pro效果相同），drawcalls从3变到4，因为text和image有不同写渲染方式需要分开渲染，移动Text，当2个Text打断了图的连续深度排序时，图片的合批会被，打断，生成多的drawcalls，在图文排版是应特别注意。下图列举了一些错误排版方式和正确方法以及建议排版。

正确：

错误：

建议：

GPU instance 使用一次渲染调用来绘制多个物体，来节省每次绘制物体时CPU→GPU的通信

	使用限制	优点
静态合批	静止的问题，大内存，大包体 StaticBatchingUtility.Combine	适用范围较广
动态合批	* 顶点属性最大限制900,<br>* 使用lightmap的物体不行进行批处理<br>* 使用MultiplePass的shader也不会进行批处理	在一些动的物体上面，内存不会显著增长，不会影响打包的包体
GPUInstance	一般用于大批生成的物体	没有动态合批那样对网格数量的限制，也没有静态网格那样需要这么大的内存
SRP Batcher	不同mesh，只要使用相同shader且变体一样即可 缺点：constant Buffer显存固定开开销，不支持	节省Uniform Buffer的写入操作；按shader分 Batch，预先生存Uniform Buffer,Batch 内部无CPU Write

[Unity优化] unity性能优化

参考技术A Q：我们图标现在是制作成图集后再使用的，但是当图标数量很多的时候，图集的膨胀就很厉害了。对此我们的做法有两种：1）拆为多个图集；

2）不再使用图集转而使用UITexture来使用。请问UWA有什么建议呢？

使用图集的主要缺点在于内存较大，且管理不便；而使用UITexture的主要缺点在于产生的Draw Call较多（每个UITexture都会产生一个Draw Call且无法拼合），影响运行效率。因此，如果同时出现在屏幕上的图标不多，即UITexture所产生的Draw Call数量不大时，可以考虑直接使用；但如果图标数量较多，且目前项目的Draw Call已经较高，那么我们依然建议继续使用图集，按照一定的规则拆分为若干组，从而将 Draw Call控制在较低的范围内。

Q：粒子系统的Prewarm主要用来做什么的，这个怎么优化呢？

ParticleSystem.Prewarm的出现表示当前加载、激活或者首次渲染的粒子系统开启了"Prewarm"选项，而开启该选项的粒子系统在加载后会立即执行一次完整的模拟。以“火焰”为例，Prewarm开启时，加载后第一帧即能看到“大火”，而不是从“火苗”开始逐渐变大。但Prewarm的操作通常都有一定的耗时，建议在可以不用的情况下，将其关闭。

Q：我们为了降低像素填充就限制了最大分辨率，但是发现限制之后NGUI的字体显示就变得模糊了。是否可以避免NGUI字体模糊呢？下图是我们在小米5上测试得到的结果：低分辨率下文字就模糊了。

从开发团队提供的图片上看，小米5上的低分辨率用的是983x552，相当于将原来的画面的四分之一分辨率。此时，降低分辨率的做法可以理解为把983x552的纹理拉伸后贴到1920x1080的屏幕上，而“贴”的过程还会涉及到重新采样，因此造成模糊是正常的，而不仅仅是文本。只是文本的边缘对比度较高，拉伸后变糊的现象会更加明显。

我们建议尝试通过RenderTexture来控制不同内容的分辨率，对于UI部分尽量不要把分辨率降得太低。

Q：打包AssetBundle的时候，我发现切换场景时，即使打同一个场景的AssetBundle，它们的Hash值都是不一样的，可能是什么原因造成的呢？

在不同的场景下打包同一个资源或场景时，如果出现AssetBundle的差异，目前很可能是Shader Stripping造成的，其原理可见文档： https://docs.unity3d.com/Manual/class-GraphicsSettings.html

简单来说就是根据当前场景对Shader进行简化，因此如果打包时包含的场景的Lightmap或Fog设置不同，打出来的AssetBundle包也有可能是不同的。可以尝试通过把Graphics Settings中的Shader Stripping设置进行修改来避免这个问题。

Q：当UI关闭后，Texture图片却还留在内存，是下次垃圾回收或者Resources.UnloadUnusedAssets调用的时候就会清除吗？如果想立即清除，该如何操作？

垃圾回收并不会卸载内存中的资源，而Resources.UnloadUnusedAssets是可以的，但前提是纹理资源已经不再被其他Object引用。如果要立即清除，可以尝试直接调用Resources.UnloadAsset来进行卸载。

Q：我们的游戏中，不透明渲染在总体渲染里占比较高，主要的开销在于 MeshSkinning.Render 部分，这部分的Draw Call过高，共有65个， 请问该如何优化呢？

默认情况下Skinned Mesh是无法合并Draw Call的，从而导致Draw Call过高的问题。 我们建议尝试通过 SkinnedMeshRenderer的BakeMesh接口，将蒙皮动画转为网格序列帧，同时确保顶点属性的数目符合动态拼合的条件，从而降低这部分的Draw Call。另外，这种做法也可以降低MeshSkinning.Update以及Animator.Update的CPU耗时，只是网格序列帧会占用较大的内存，研发团队可以尝试做一个评估。

Q:预设中的变量，拖拽到Inspector面板和Transform.find这两种方法对加载影响是一样的吗？

对加载性能有微小的不同。Transform.Find 是可以灵活控制调用时机的，可以真正要用的时候再进行Transform.Find，这样GameObject被实例化时效率会更高一些 。但如果拖上去，GameObject被实例化时，该变量就需要进行序列化。因此，加载和实例化时两者的性能会存在一些微小的变化。

Q：我发现当把UI挪到屏幕外时，Draw Call不会减少，只有设置Enabled去掉才能减少。UI是没有遮罩剔除这类功能吗？ 那是否意味着ScrollRect只能自己做动态加载或者动态设置Enabled之类的优化了？

因为UGUI合并网格时是以Canvas为单位的，所以只把一部分UI元素移除屏幕并不能降低Draw Call，在Unity 5.2版本以前需要满足两点：

1． 使用Screen Space – Camera 的 Render Mode；

2． 需要将移出的UI元素放在独立的Canvas中，然后整体移出屏幕。

但在Unity 5.2版本之后，上述方法也已经失效。

因此我们建议，在移出后，通过将Canvas的Layer修改为相机Culling Mask中未选中的Layer来去除这部分多余的Draw Call，> 但这种方法同样需要将移出的UI元素放在独立的Canvas中。这种方法，相比Enabled的设置，可以减少一定的CPU开销。而对于ScrollRect，如果包含的UI元素较多，确实需要自己做动态加载和动态设置Enabled来进行优化。

Q：UI展示动画时，使用Mask做和使用UI本身做 ，哪个效率会更高些?

一般来说建议尽可能少用Mask组件，该组件的使用对于Draw Call会有较大的影响，也可尝试用 Rect2D Mask来代替。而如果直接通过改变UI元素本身来做动画，当涉及的UI元素数量较大时，容易引起较高的网格重建开销。

Q：GameObject.Instantiate()每实例化一个GameObject到场景中，会造成卡顿，有什么办法可以优化吗？就算我采用了异步加载，仍然会有稍许的卡顿感。除了缓存池，是否还有别的方法？

建议研发团队先通过Unity Profiler来确定该性能卡顿的位置。如果只是一个空的GameObject，Instantiate实例化是很快的。一般来说，Instantiate实例化时间较长，主要由以下三个原因：

（1）与资源的加载有关：对于这种情况，研发团度需要精简资源，或者预加载资源来降低实例化的开销；

（2）序列化信息比较多：当GameObject上的Component比较多时，其Instantiate实例化性能会受到影响，比如说粒子系统，这种情况就只能通过分帧实例化，或者通过缓存池来避免；

（3）自定义组件的Awake：在Instantiate实例化时，其GameObject上挂载脚本的Awake函数也会被触发，其中产生的CPU占用，也会被计算在Instantiate实例化内。