Unity中的网格与材质球合并

Posted 2020-12-05 nafio

https://blog.csdn.net/dardgen2015/article/details/51517860

很多时候我们需要把具有相同shader的材质球合并，从而减少drawcall的产生。  

比如九龙战里面，一个人物带有10个部位，10个部位各自来自不同的fbx文件，加上身体，就有11个材质球，占上11个drawcall。如果主城里面跑着10个角色，光人物就占了110个drawcall！所以这种时候材质球合并是必须的。

（下图为九龙战里面的多部位换装效果）

材质球合并，分以下几步走，首先我们讨论普通的MeshRenderer的材质球合并，然后再讨论SkinnedMeshRenderer的材质球合并。

普通的MeshRenderer的材质球合并：

1.合并所有材质球所携带的贴图，新建一个材质球，并把合并好的贴图赋予新的材质球。

2.记录下每个被合并的贴图所处于新贴图的Rect，用一个Rect[]数组存下来。

3.合并网格，并把需要合并的各个网格的uv，根据第2步得到的Rect[]刷一遍。

4.把新的材质球赋予合并好的网格，此时就只占有1个drawcall了。

下面是关键代码：

 

1.  
   void CombineMesh()
2.  
   {
3.  
    
4.  
   MeshFilter[] mfChildren = GetComponentsInChildren<MeshFilter>();
5.  
   CombineInstance[] combine = new CombineInstance[mfChildren.Length];
6.  
    
7.  
    
8.  
   MeshRenderer[] mrChildren = GetComponentsInChildren<MeshRenderer>();
9.  
   Material[] materials = new Material[mrChildren.Length];
10.  
     
11.  
     
12.  
    MeshRenderer mrSelf = gameObject.AddComponent<MeshRenderer>();
13.  
    MeshFilter mfSelf = gameObject.AddComponent<MeshFilter>();
14.  
     
15.  
     
16.  
    Texture2D[] textures = new Texture2D[mrChildren.Length];
17.  
    for (int i = 0; i < mrChildren.Length; i++)
18.  
    {
19.  
    if (mrChildren[i].transform == transform)
20.  
    {
21.  
    continue;
22.  
    }
23.  
    materials[i] = mrChildren[i].sharedMaterial;
24.  
    Texture2D tx = materials[i].GetTexture("_MainTex") as Texture2D;
25.  
     
26.  
     
27.  
    Texture2D tx2D = new Texture2D(tx.width, tx.height, TextureFormat.ARGB32, false);
28.  
    tx2D.SetPixels(tx.GetPixels(0, 0, tx.width, tx.height));
29.  
    tx2D.Apply();
30.  
    textures[i] = tx2D;
31.  
    }
32.  
     
33.  
     
34.  
    Material materialNew = new Material(materials[0].shader);
35.  
    materialNew.CopyPropertiesFromMaterial(materials[0]);
36.  
    mrSelf.sharedMaterial = materialNew;
37.  
     
38.  
     
39.  
    Texture2D texture = new Texture2D(1024, 1024);
40.  
    materialNew.SetTexture("_MainTex", texture);
41.  
    Rect[] rects = texture.PackTextures(textures, 10, 1024);
42.  
     
43.  
     
44.  
    for (int i = 0; i < mfChildren.Length; i++)
45.  
    {
46.  
    if (mfChildren[i].transform == transform)
47.  
    {
48.  
    continue;
49.  
    }
50.  
    Rect rect = rects[i];
51.  
     
52.  
     
53.  
    Mesh meshCombine = mfChildren[i].mesh;
54.  
    Vector2[] uvs = new Vector2[meshCombine.uv.Length];
55.  
    //把网格的uv根据贴图的rect刷一遍
56.  
    for (int j = 0; j < uvs.Length; j++)
57.  
    {
58.  
    uvs[j].x = rect.x + meshCombine.uv[j].x * rect.width;
59.  
    uvs[j].y = rect.y + meshCombine.uv[j].y * rect.height;
60.  
    }
61.  
    meshCombine.uv = uvs;
62.  
    combine[i].mesh = meshCombine;
63.  
    combine[i].transform = mfChildren[i].transform.localToWorldMatrix;
64.  
    mfChildren[i].gameObject.SetActive(false);
65.  
    }
66.  
     
67.  
     
68.  
    Mesh newMesh = new Mesh();
69.  
    newMesh.CombineMeshes(combine, true,true);//合并网格
70.  
    mfSelf.mesh = newMesh;
71.  
    }

 

 

合并前的drawcall：

 

合并后的drawcall：

合并好的网格：

合并好的贴图：

下面我们将讨论SkinnedMeshRenderer的合并。

SkinnedMeshRenderer比MeshRenderer稍微麻烦一点，因为SkinnedMeshRenderer要处理bones。

以下是步骤：

 

1.合并所有材质球所携带的贴图，新建一个材质球，并把合并好的贴图赋予新的材质球。

2.记录下每个被合并的贴图所处于新贴图的Rect，用一个Rect[]数组存下来。

3.记录下需要合并的SkinnedMeshRenderer的bones。

4.合并网格，并把需要合并的各个网格的uv，根据第2步得到的Rect[]刷一遍。

5.把合并好的网格赋予新的SkinnedMeshRenderer，并把第3步记录下的bones赋予新的SkinnedMeshRenderer。

6.把新的材质球赋予合并好的网格，此时就只占有1个drawcall了。

 

上面红色部分的步骤就是与MeshRenderer不同之处。

下面是关键代码：

 

1.  
   void CombineMesh()
2.  
   {
3.  
   SkinnedMeshRenderer[] smrs = GetComponentsInChildren<SkinnedMeshRenderer>();
4.  
   CombineInstance[] combine = new CombineInstance[smrs.Length];
5.  
   Material[] materials = new Material[smrs.Length];
6.  
   Texture2D[] textures = new Texture2D[smrs.Length];
7.  
    
8.  
   SkinnedMeshRenderer smrCombine = combineMesh.gameObject.AddComponent<SkinnedMeshRenderer>();
9.  
   smrCombine.shadowCastingMode = UnityEngine.Rendering.ShadowCastingMode.Off;
10.  
    smrCombine.receiveShadows = false;
11.  
     
12.  
    for (int i = 0; i < smrs.Length; i++)
13.  
    {
14.  
    materials[i] = smrs[i].sharedMaterial;
15.  
    Texture2D tx = materials[i].GetTexture("_MainTex") as Texture2D;
16.  
     
17.  
    Texture2D tx2D = new Texture2D(tx.width, tx.height, TextureFormat.ARGB32, false);
18.  
    tx2D.SetPixels(tx.GetPixels(0, 0, tx.width, tx.height));
19.  
    tx2D.Apply();
20.  
    textures[i] = tx2D;
21.  
    }
22.  
     
23.  
    Material materialNew = new Material(materials[0].shader);
24.  
    materialNew.CopyPropertiesFromMaterial(materials[0]);
25.  
     
26.  
    Texture2D texture = new Texture2D(1024, 1024);
27.  
    Rect[] rects = texture.PackTextures(textures, 10, 1024);
28.  
    materialNew.SetTexture("_MainTex", texture);
29.  
     
30.  
    List<Transform> boneTmp = new List<Transform>();
31.  
     
32.  
    for (int i = 0; i < smrs.Length; i++)
33.  
    {
34.  
    if (smrs[i].transform == transform)
35.  
    {
36.  
    continue;
37.  
    }
38.  
    Rect rect = rects[i];
39.  
     
40.  
    Mesh meshCombine = CreatMeshWithMesh(smrs[i].sharedMesh);
41.  
    Vector2[] uvs = new Vector2[meshCombine.uv.Length];
42.  
     
43.  
    for (int j = 0; j < uvs.Length; j++)
44.  
    {
45.  
    uvs[j].x = rect.x + meshCombine.uv[j].x * rect.width;
46.  
    uvs[j].y = rect.y + meshCombine.uv[j].y * rect.height;
47.  
    }
48.  
     
49.  
    boneTmp.AddRange(smrs[i].bones);
50.  
     
51.  
    meshCombine.uv = uvs;
52.  
    combine[i].mesh = meshCombine;
53.  
    combine[i].transform = smrs[i].transform.localToWorldMatrix;
54.  
    GameObject.Destroy(smrs[i].gameObject);
55.  
    }
56.  
     
57.  
    Mesh newMesh = new Mesh();
58.  
    newMesh.CombineMeshes(combine, true, true);
59.  
     
60.  
    smrCombine.bones = boneTmp.ToArray();
61.  
    smrCombine.rootBone = rootBone;
62.  
    smrCombine.sharedMesh = newMesh;
63.  
    smrCombine.sharedMaterial = materialNew;
64.  
    }
65.  
    Mesh CreatMeshWithMesh(Mesh mesh)
66.  
    {
67.  
    Mesh mTmp = new Mesh();
68.  
    mTmp.vertices = mesh.vertices;
69.  
    mTmp.name = mesh.name;
70.  
    mTmp.uv = mesh.uv;
71.  
    mTmp.uv2 = mesh.uv2;
72.  
    mTmp.uv2 = mesh.uv2;
73.  
    mTmp.bindposes = mesh.bindposes;
74.  
    mTmp.boneWeights = mesh.boneWeights;
75.  
    mTmp.bounds = mesh.bounds;
76.  
    mTmp.colors = mesh.colors;
77.  
    mTmp.colors32 = mesh.colors32;
78.  
    mTmp.normals = mesh.normals;
79.  
    mTmp.subMeshCount = mesh.subMeshCount;
80.  
    mTmp.tangents = mesh.tangents;
81.  
    mTmp.triangles = mesh.triangles;
82.  
     
83.  
    return mTmp;
84.  
    }

未合并前，有两个网格，占用2drawcall，分别为人物和刀的网格和材质球。

 

合并后，只占用 1 drawcall了，而且AnimationController以及其动画能够正常工作:

 

合并好的网格：

合并好的贴图：

 

以上便是合并Mesh和Material的内容，目前只关注实现，还可以进一步优化，有以下几点要注意的：

1.合并的材质球需要使用同一个shader，如果多个材质球使用了不同shader，就要做进一步的出分类处理了。

2.材质球所用的Texture文件的Read/Write Enable选项要打上勾。

项目的github地址:  https://github.com/arBao/MeshMaterialCombine

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