Unity开发相关概念(不定时更新)

LOD(Level of Detail)

细节层次LOD,指根据物体模型的节点在显示环境中所处的位置和重要度,决定物体渲染的资源分配,降低非重要物体的面数和细节度,从而获得高效率的渲染运算。LOD是一种优化游戏效率的常用方法,缺点是占用大量内存(空间换时间),使用这个技术一般是在解决运行时流畅度的问题,减少需要处理的模型顶点数目,降低GPU性能瓶颈的风险。

原理:当模型离摄像机(可以是人物摄像机或其他摄像机)很远时,然后根据距离的远近使用不同模型级别,远的时候就选择低级别的模型,近的时候选择高细节模型,这样就可以减少模型上面的顶点和面片数量从而提高性能。

Mipmap

Mipmap类似于LOD技术,LOD针对模型资源,Mipmap针对纹理贴图资源。

使用Mipmap后,贴图会根据摄像机距离的远近,选择使用不同精度的贴图。

优点:优化显存带宽,减少渲染,降低GPU负荷。可以根据实际情况,选择合适的贴图来渲染,距离摄像机越远,显示的贴图像素越低。

缺点:占用内存,因为Mipmap会根据摄像机远近不同而生成8张贴图。(如果不需要此效果,一定要把Generate Mipmap选项和Read/Write Enable选项取消勾选,对于一些较小的贴图,尽量不使用Mipmap)

Draw Call

unity渲染画面的过程:

1. 可见性测试

引擎首先经过简单的可见性测试,确定摄像机可以看到的物体。

可见面检测的两个基本原则:

①三角形在视锥体外的部分不可见,视锥体外的部分被裁剪,视锥体内的部分留待处理。

②像素可能会被离摄像机更近的物体遮挡。

2. 准备好物体的数据

然后把这些物体的顶点(包括本地位置、法线、UV等),索引(顶点如何组成三角形),变换(就是物体的位置、旋转、缩放、以及摄像机位置等),相关光源,纹理,渲染方式(由材质、Shader决定)等数据准备好。

3. 通知图形API开始绘制

然后通知图形API——或者就简单地看作是通知GPU——开始绘制,GPU基于这些数据,经过一系列运算,在屏幕上画出成千上万的三角形,最终构成一幅图像。

在Unity中,每次引擎准备数据并通知GPU的过程称为一次Draw Call。

这一过程是逐个物体进行的,对于每个物体,不止GPU的渲染,引擎重新设置材质、Shader也是一项非常耗时的操作。

举例:如果在画面上有一张 “木" 椅子、一张 “铁" 桌子,那理论上就会有两个 Draw Call。

有看到特別指出 “木" 与 “铁" 吗?这代表两物件是使用不同材质球或者不同的 Shader。

在 DirectX 或 OpenGL 里,对不同物件指定不同贴图或不同 Shader 的描述,就会需要呼叫两次Draw Call。

Draw Call Batching 技术

在一次Draw Call中批量处理多个物体。Draw Call Batching技术的核心就是在可见性测试之后,检查所有要绘制的物体的材质,把相同材质的分为一组(一个Batch),然后把它们组合成一个物体(统一变换),这样就可以在一个Draw Call中处理多个物体了(实际上是组合后的一个物体)。

Draw Call Batching的缺陷

但Draw Call Batching存在一个缺陷,就是它需要把一个Batch中的所有物体组合到一起,相当于创建了一个与这些物体加起来一样大的物体。

与此同时就需要分配相应大小的内存。这不仅会消耗更多内存,还需要消耗CPU时间。

特别是对于移动的物体,每一帧都得重新进行组合,

但对于静止不动的物体来说,只需要进行一次组合,之后就可以一直使用,效率要高得多。

这就需要进行一些权衡,否则得不偿失。

Dynamic Batching和Static Batching

Dynamic Batching:Dynamic Batching是完全自动进行的,不需要也无法进行任何干预。对于顶点数在300以内的可移动物体,只要使用相同的材质,就会组成Batch

Static Batching:Static Batching则需要把静止的物体标记为Static,然后无论大小,都会组成Batch。(收费)

高效利用Draw Call Batching

(1) 首先是尽量减少场景中使用的材质数量,即尽量共享材质,对于仅纹理不同的材质可以把纹理组合到一张更大的纹理中(称为Texture Atlasing)。

(2) 然后是把不会移动的物体标记为Static。此外还可以通过CombineChildren脚本(Standard Assets/Scripts/Unity Scripts/CombineChildren)手动把物体组合在一起,但这个脚本会影响可见性测试,因为组合在一起的物体始终会被看作一个物体,从而会增加GPU要处理的几何体数量,因此要小心使用。

(3)  对于复杂的静态场景,还可以考虑自行设计遮挡剔除算法,减少可见的物体数量同时也可以减少Draw Call。总之,理解Draw Call和Draw Call Batching原理,根据场景特点设计相应的方案来尽量减少Draw Call次数才是王道,其它方面亦然。

GC(Garbage Collection)

GC(垃圾回收器)是任何一个计算机设备的内存管理系统中重要的一部分。其主要目的是尝试去回收或释放系统中程序不再使用的资源。

这是一个自动化的系统,它确保了空闲的对象不再占用内存空间,这便充分优化了内存资源,提高了性能。尽管它是一个自动化的系统,但是还是可以在程序中对它进行控制。

通常的,GC在进行回收处理时,要确保该对象在程序中不再使用,方才对该对象进行回收。

GUID与fileID

GUID:Unity会为每个导入到Assets目录中的资源创建一个meta文件,文件中记录了GUID,GUID用来记录资源之间的引用关系。

fileID:用于标识资源内部的资源。

资源间的依赖关系通过GUID来确定;资源内部的依赖关系使用fileID来确定。

InstanceID(实例ID)

     Unity为了在运行时,提升资源管理的效率,会在内部维护一个缓存表,负责将文件的GUID与fileID转换成为整数数值,这个数值在本次会话中是唯一的,称作实例ID(InstanceID)。

    程序启动时,实例ID缓存与所有工程内建的对象(例如在场景中被引用),以及Resource文件夹下的所有对象,都会被一起初始化。如果在运行时导入了新的资源,或从AssetBundle中载入了新的对象,缓存会被更新,并为这些对象添加相应条目。实例ID仅在失效时才会被从缓存中移除,当提供了指定文件GUID和fileID的AssetBundle被卸载时会产生移除操作。

        卸载AssetBundle会使实例ID失效,实例ID与其文件GUID和fileID之间的映射会被删除以便节省内存。重新载入AssetBundle后,载入的每个对象都会获得新的实例ID。

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