[游戏开发]unity性能优化之批处理的优势

在某些情况下，批处理的对象指的是网格、顶点、边、UV坐标和其他用于描述3D对象的不同数据类型的大集合，当然该术语也可以简单的代表批处理音频文件、精灵、纹理文件和其他大数据的集合

批处理的两种形式

1. 静态批处理
2. 动态批处理
   这两种方法的最本质区别就是集合体合并的两种不同的形式，用于将多个对象的网格数据合并到一起，并且在单一的指令中去渲染他们，而不是单独准备和回值每个几何体。

为什么可以将多个网格进行批处理成单一的网格？

Unity中并没有规定网格对象必须是3D空间中的连续集合体，并且，Rendering pipeline（渲染管线）可以接受一系列没有公共边的顶点，由此，可以将原本需要多个渲染指令的多个独立网格合并成单个网格，然后使用单一指令来渲染它；

DrawCall

什么是DrawCall？说的通俗一点就是，从CPU发送到GPU的请求，指令

为什么进行了批处理就可以提高性能呢？

在CPU向GPU发送一个DrawCall命令，进行渲染之前，需要做一些工作

1. 网格和纹理等数据必须从CPUneicun (RAM)推送到 GPU内存（VRAM）中，这种情况一般发生在场景初始化的时候，前提是当前场景文件知道的纹理于网格，如果使用非场景中的纹理和网格，那么必须在他们实例化时完成加载。
2. 然后CPU必须要配置对象（这些对象就是DrawCall的目标）所需要的渲染特性，为GPU做准备
3. 在渲染对象之前，必须要为渲染管线而配置的大量设置统称为渲染状态，除非这些状态发生了改变，否则GPU将会为所有传入的对象保持相同的状态，并且以类似的方式去渲染他们
4. 更改渲染状态是一个非常耗时的事情，这也就是为什么减少DrawCall会提高性能的原因，比如，如果将渲染状态设置为使用一个蓝色纹理温江，然后要求它去渲染一个大的网格，那么他的速度是很快的，但是如果使用十种不同的纹理去渲染十个网格，将花费更长的时间，这是因为在为每隔网格发送DrawCall之前，都需要使用新的纹理来准备渲染状态，用于渲染当前对象的纹理在GraphicsAPI中实际上是一个全局变量，在并行系统内修改全局变量起始是比较难的，在GPU这样的大规模系统中，实际上必须在修改渲染状态之前一直等待，直到所有的作业都达到一个同步点为止，到达同步点之后，在重新启动所有作业，这样就会浪费很多时间，这也就是为什么DrawCall次数越少，性能越好的原因，那么如果进行了批处理，将很多单个的网格合并成一个网格的话，只需要一次DrawCall，渲染状态也不需要发生变化，直接去渲染剩下的网格就行了，这样就节省了很多时间，也减少了CPU、GPU上的工作负载；

材质和着色器

在Unity中，渲染状态的本质上是通过材质呈现给开发者的，材质是着色器的容器，着色器是一种定义GPU该如何进行渲染的简短程序
每隔着色器都需要一个材质，而每个材质都必须要有一个着色器；
因此，如果想要最小化渲染状态修改的频率，可以减少场景中使用的材质数量，这将在两个方面同时提高性能，CPU将花费更少的时间生成指令，传输给GPU，GPu不需要经常停止，重新同步状态的变更；

FrameDebugger

打开方式 window->FrameDebugger

测试
首先把ProjectSetting->Quality的shadows设置为DisableShadow

然后Editor->project Setting->Player 禁用StaticBatching和DynamicBatching ，这些会产生额外的DrawCall不方便观察

在场景中创建三个Cube，打开FrameDugger

左边面板的每一项后面的数字代表一个GraphicsAPI的调用，其中c一个DrawCall是用来清楚屏幕的（Clear），接着三个不同的DrwaCall（RenderForward.RenderLoopJob）,右侧是详细信息

动态批处理

优势：

1. 批处理在运行时生成
2. 批处理中包含的对象在不同帧中可能有所不同，这取决于那些网格在摄像机中可见
3. 甚至在场景中可以运动的对象也可以进行批处理

首先打开批处理

PlayerSetting开启DynamicBatching
有的时候，即使打开了动态批处理，也不会自动把多个DrawCall合并

但是有的时候又可以

这是因为动态批处理还是有很多限制条件的，如下

1. 所有网格必须使用相同的材质引用
2. 只有ParticleSystem和MeshRender组件进行动态批处理，SkinnedMeshRenderer组件和其他可渲染的组件不能进行批处理
3. 每个网格的顶点至多有300个
4. 所有网格实例要么使用等比缩放，要么使用非等比缩放，不能二者兼得
5. 网格实例应该引用相同的光照纹理文件
6. 材质的着色器不能依赖多个过程
7. 网格实例不能接受实时阴影
8. 整个批处理中网格索引总数有上限，这与平台有关系
9. 着色器使用的顶点属性总数小于900的网格才会进行动态批处理

首先来说一下什么是顶点属性：
所谓的顶点属性包括但是不限于顶点位置，法线向量，一套或者多套纹理的UV坐标，甚至可能包括每个顶点的颜色信息；也就是说，如果每个顶点使用的属性数据越多，那么900个顶点属性的预算就越少，也就是变相的减少了网格所哟能拥有的顶点数量，打个比方，如果每个顶点所用到的属性有三个，那么能够动态批处理的的网格就要求顶点个数最多300个，如果是5个属性，那么就要求不能超过180个；
那么在unity中球的默认顶点个数包含515个顶点，每个顶点默认有24个属性，总共1545个顶点属性，超过900，因此上面的那几个球体不能进行批处理

网格缩放的要求：
举例说明， 假设有四个对象，A(1,1,1)缩放，B（2，1，1）缩放 ，C(2，2，1)、D(2,2,2),那么A和D是等比缩放，BC都不是等比缩放，因此，AD会自动放在一个批处理中，BC自动放在一个批处理中；另外一个情况，只有当缩放比例出现负数的时候才会出现，当缩放比例中出现符数，那么能否放在一个批处理还和渲染顺序有关；

静态批处理

要求：

1. 网格必须被标记为Static
2. 每个静态批处理的网格都需要额外的内存
3. 合并到静态批处理中的顶点数量有上限，并且会随着平台的不同而改变，一般为32-64K
4. 网格的实例可以来自任何网格数据，但是必须使用相同的材质引用

Static标记

静态批处理静态批处理