unity 性能优化之GPU和资源优化

Shader相关优化

众所周知，我们在unity里编写Shader使用的HLSL/CG都是高级语言，这是为了可以书写一套Shader兼容多个平台，在unity打包的时候，它会编译成对应平台可以运行的指令，而变体则是，根据宏生成的，而打包运行时，GPU会根据你设置的宏切换这些打包出来的代码，而不是我们书写那种只生成的一个Shader，这也是为了提高运行速度。
如果你要查看实际运行的代码，可以使用RenderDoc等工具截帧查看实际运行的代码。

可以在Shader上面查看当前生成的变体数量。
优化Shader最主要的是优化Shader的算法，整理代码结构，减少冗余。使用最精简，运行效率最高的代码来实现我们的功能。

函数性能优化

我们可以在微软的网站查看，根据指令槽进行排序，查看性能消耗顺序。里面展示了在片元里面的占用：

1. 纹理采样尽量减少采样次数，消耗排序：texCubelod > texCube > tex2Dlod > tex2D
2. 减少复杂的数学函数调用，它们无法直接编译简单指令：pow,exp,sign,cos,sin,tan
3. 能复用的，尽量减少重复计算：normalize,dot
4. saturate,abs,max,min 推荐使用，效率高

注意事项

1. 避免使用除法，使用rcp代替，a/b 可以改成 a*rcp(b)这种提高性能
2. 避免使用if，loop这种逻辑和循环
3. 计算精度问题：世界空间位置以及精度要求高的纹理坐标用float，其它都用half就行（纹理坐标，向量，颜色（HDR）等）
4. 减少寄存器的数量
   
   一般是在Varyings减少，Attributes是从Mesh上面获取，如果Shader上没有使用到也可以去掉。
5. 能在顶点计算的，尽量在顶点着色器计算，一些线性的数据，比如Fog SH
6. 慎重使用AlphaTest，会导致Early-z的失效，最好使用脚本，设置宏，开启时自动修改队列到2450
7. Color Mask问题，一些平台上移动端可能会占用资源。

渲染优化

函数优化的再多也节省不了多少，都不如少渲染几次节省的多，所以，我们要从减少渲染量上面入手。

1. 减少Overdraw 尽量避免AlphaTest和AlphaBlend物体，尤其是AlphaTest要放到2450，不要和不透明物体混合。减少整个屏幕的特效。
2. 减少后处理，每一次全屏后处理增加计算量太大了，计算时最好能降低分辨率计算，比如bloom计算时都采用了一种降采样的做法。
3. 抗锯齿，移动端尽量不要开，性能推荐：MSAA < TAA < FXAA&SMAA

inline内联函数

我们在Unity的内置CGInclude文件中可以发现不少函数都有inline关键字，有inline修饰的函数为内联函数，可以解决一些频繁调用的小函数大量消耗栈空间（栈内存）的问题，但inline 的使用是有所限制的，inline 只适合函数体内代码简单的函数且会被频繁调用时使用，不能包含复杂的结构控制语句例如 while、switch，并且内联函数本身不能是直接递归函数（即，自己内部还调用自己的函数）。

美术资源的优化

美术资源主要是包含：纹理，网格以及Shader的变体，其中最主要的是纹理。

纹理

纹理大小会影响资源加载时间，gpu渲染时间，内存的使用，包体大小以及画面质量。
有些同学一直认为要极致压缩在unity里面的大小，这种方式是不对的，那只是导入到unity中的图片存储格式，不代表在打包后的占用，unity在打包时，会将格式转换成其它格式进行存储。

上图展示了图片打包后的占用，前面则表面了当前的图片使用了何种压缩。

所以，不要在乎图片导入时的大小和尺寸，要在图片上进行设置，比如设置其最大1024。

压缩格式

首先，科普一下bpp，比如4 bpp，意思为每个像素占用4bit 应为 4bit per pixel。

1. 移动端常用格式 有损压缩
   PVRTC: RGBA 4 bpp 尺寸要求正方向
   ETC2：RGBA 8 bpp 尺寸要求为4的倍数
   ASTC 4x4 ：RGBA 8 bpp 尺寸要求4的倍数（还有6x6 8x8 要求符合相应的倍数），它支持HDR
   默认则为RGBA 32bit 占用比其它大至少四倍
2. PC常用格式
   DXT：RGB 4 bpp 尺寸要求为2的幂次方 不透明纹理常用
   BC7：RGBA 8bpp 尺寸要求为2的幂次方 支持透明通道
   BC6H：RGBA（HDR）8 bpp 支持HDR

unity官方纹理压缩文档
3. 开启minmap可以有效降低带宽，但是会增加内存 33%
4. 各向异性过滤，建议不开启或者只单独处理

它是默认开启的，一般设置Per Texture，然后需要在图片上开启。

开启以后会增加采样，会降低纹理mipmap过渡时的锯齿。
5. 如果ui图片的尺寸不符合标准，会采用无损压缩，会造成浪费。

Mesh

1. 注意写入的开启，开启状态内存占用会翻倍
   
2. 骨骼模型要着重注意面数，比较影响性能，因为它的动画需要每帧计算顶点位置

资源相关检查工具

1. 纹理和Mesh的检查工具，可以一键查看相关占用
   
   可以一键检查出对应的大文件。
   
   Mesh统计了使用次数的总占用，可以清晰的查看当前Mesh在场景的总占用。红色为未合并网格。

2. 贴图相关检测
   
   可以检测贴图的尺寸是否规范
   
   可以检测贴图尺寸是否过大
   
   会将非4的倍数的图片导出到相应文件夹，然后美术同学可以修改完成图片后，对资源进行替换。

3. shader相关检查
   
   可以查看所有shader变体数量
   
   可以打印出项目中shader的所有变体数量。
   变体减少的办法就是减少宏的使用，如果没办法，就少用multi_compile，使用shader_feature
   变体的相关使用 点击此处看官网

4. 资源引用查找
   
   可以查看资源之间的互相引用，Uses可查看使用的资源，Used By可以查看被引用，Unused Assets查看没有被使用的资源
   可以选中物体进行查看相关引用，或者向上查找

5. Prebe资源分析
   
   查找一个Prefab的资源引用分析，以及占用。

蒙皮动画

蒙皮动画也在游戏运行时占用比较大的性能，一般都会有一些方式解决，这里我推荐之前项目中使用的，使用GPU Skining + LOD，近处的模型使用默认蒙皮动画，保证效果，远处的角色模型，则使用低模+顶点动画烘焙动画贴图，根据颜色像素转换反向和距离，重新生成顶点位置绘制，这种方式还支持合批甚至GPU Instancing提高性能。

资源的加载

资源加载有时也会出现卡顿的情况 查看官方文档，这个一般需要程序同学协助完成。

Shader的加载

默认情况下，Shader会在首次渲染几何体是进行加载，这也是我们减少变体的原因之一。如果使用了相同的变体和Shader，渲染新的几何体时，将不会在重新加载Shader。
有时会运行卡顿，我们可以使用预加载的形式进行Shader加载。

UI的优化

优化unity UI，这是先备份一下，需要时再看。