良好的性能對(duì)很多游戲的成功至關(guān)重要。以下幾條簡(jiǎn)單法則有助于將游戲的渲染速度最大化。

找出影響圖形性能的主要因素

游戲的圖形部分主要影響計(jì)算機(jī)的兩個(gè)系統(tǒng)：CPU 和 GPU。找到性能問(wèn)題所在是一切優(yōu)化的首要法則，因?yàn)?GPU 與 CPU 的優(yōu)化策略大不相同（甚至相反；例如，通常在優(yōu)化 CPU 時(shí)讓 GPU 做更多工作，反之亦然）。

常見(jiàn)瓶頸及檢查方法：

• GPU 通常受填充率或內(nèi)存帶寬制約。

• 降低顯示分辨率并運(yùn)行游戲。如果顯示分辨率降低后游戲運(yùn)行更快，表明 GPU 填充率可能是限制因素。

• CPU 通常受到需要渲染的批次數(shù)的限制。

• 檢查?Rendering Statistics?窗口中的“batches”。渲染的批次越多，CPU 成本越高。

不太常見(jiàn)的瓶頸：

• GPU 有太多頂點(diǎn)需要處理。可接受的能確保良好性能的頂點(diǎn)數(shù)量取決于 GPU 和頂點(diǎn)著色器的復(fù)雜程度。一般來(lái)說(shuō)，移動(dòng)端應(yīng)不超過(guò) 100,000 個(gè)頂點(diǎn)。另一方面，即使有數(shù)百萬(wàn)個(gè)頂點(diǎn)，PC 也能管理到位，不過(guò)最好還是通過(guò)優(yōu)化盡可能減少此數(shù)量。

• CPU 有太多頂點(diǎn)需要處理。這些頂點(diǎn)可能位于蒙皮網(wǎng)格、布料模擬、粒子或其他游戲?qū)ο蠛途W(wǎng)格中。如上所述，通常較好的做法是在不影響游戲質(zhì)量的情況下盡可能降低此數(shù)量。有關(guān)如何執(zhí)行此類操作的指導(dǎo)，請(qǐng)參閱下面有關(guān)?CPU 優(yōu)化的部分。

• 如果渲染在 GPU 或 CPU 方面不是問(wèn)題，則可能在其他地方存在問(wèn)題，例如在腳本或物理系統(tǒng)中。請(qǐng)使用?Unity Profiler?找出問(wèn)題。

CPU 優(yōu)化

為了在屏幕上渲染對(duì)象，CPU 需要做很多處理工作：確定哪些光源影響該對(duì)象，設(shè)置著色器和著色器參數(shù)，向圖形驅(qū)動(dòng)程序發(fā)送繪制命令，而圖形驅(qū)動(dòng)程序隨后將準(zhǔn)備發(fā)送到顯卡的命令。

所有這種基于“每個(gè)對(duì)象”的 CPU 使用率都是非常消耗資源的，所以如果有很多可見(jiàn)對(duì)象，影響就會(huì)累加起來(lái)。例如，如果有一千個(gè)三角形，如果它們都在一個(gè)網(wǎng)格中，而不是每個(gè)三角形在一個(gè)網(wǎng)格中（這種情況下加起來(lái)就有 1000 個(gè)網(wǎng)格），則 CPU 處理起來(lái)就比較容易。兩種方案的 GPU 成本非常相似，但 CPU 完成渲染一千個(gè)對(duì)象（而不是一個(gè)）的工作要高得多。

減少可見(jiàn)對(duì)象數(shù)量。要減少 CPU 需要執(zhí)行的工作量，請(qǐng)執(zhí)行以下操作：

• 通過(guò)手動(dòng)方式或使用 Unity 的繪制調(diào)用批處理將近處對(duì)象組合在一起。

• 通過(guò)將單獨(dú)的紋理放入更大的紋理圖集，在對(duì)象中使用更少的材質(zhì)。

• 減少可能導(dǎo)致對(duì)象多次渲染的因素（例如反射、陰影和每像素光照）。

將對(duì)象組合在一起，使每個(gè)網(wǎng)格至少有幾百個(gè)三角形，并使整個(gè)網(wǎng)格只使用一種__材質(zhì)__。請(qǐng)注意，組合兩個(gè)不共享材質(zhì)的對(duì)象根本不會(huì)提高性能。需要多種材質(zhì)的最常見(jiàn)原因是兩個(gè)網(wǎng)格不共享相同的紋理；為了優(yōu)化 CPU 性能，請(qǐng)確保組合的所有對(duì)象共享相同的紋理。

在前向渲染路徑中使用大量像素光照時(shí)，有些情況下組合對(duì)象可能沒(méi)有意義。請(qǐng)參閱下面的光照性能部分，了解如何管理此情況。

GPU：優(yōu)化模型幾何體

優(yōu)化模型幾何體有兩個(gè)基本規(guī)則：

• 除非必要，否則不要使用三角形

• 盡可能降低 UV 貼圖接縫和硬邊（雙倍頂點(diǎn)）的數(shù)量

請(qǐng)注意，圖形硬件必須處理的實(shí)際頂點(diǎn)數(shù)通常與 3D 應(yīng)用程序報(bào)告的數(shù)量不同。建模應(yīng)用程序通常顯示的是構(gòu)成模型的不同角點(diǎn)的數(shù)量（稱為幾何頂點(diǎn)數(shù)）。但是，對(duì)于顯卡，為了進(jìn)行渲染，需要將一些幾何頂點(diǎn)拆分成兩個(gè)甚至更多個(gè)邏輯頂點(diǎn)。如果頂點(diǎn)具有多個(gè)法線、UV 坐標(biāo)或頂點(diǎn)顏色，則必須將其拆分。因此，Unity 中的頂點(diǎn)計(jì)數(shù)通常高于 3D 應(yīng)用程序給出的計(jì)數(shù)。

雖然模型中的幾何體數(shù)量主要與 GPU 相關(guān)，但 Unity 中的某些功能也要在 CPU 上處理模型（例如，網(wǎng)格蒙皮）。

光照性能

速度最快的方案是始終創(chuàng)建根本不需要計(jì)算的光照。要做到這一點(diǎn)，使用光照貼圖只需一次“烘焙”靜態(tài)光照，而無(wú)需每幀計(jì)算。生成光照貼圖環(huán)境的過(guò)程只比在 Unity 場(chǎng)景中放置光源稍久一點(diǎn)，但是：

• 運(yùn)行速度要快得多（每像素 2 個(gè)光源的情況下，速度快 2–3 倍）

• 視覺(jué)效果要好得多，因?yàn)榭梢院姹喝止庹?，使光照貼圖顯得更平滑

在許多情況下，可運(yùn)用簡(jiǎn)單的技巧，無(wú)需添加多個(gè)額外的光照。例如，無(wú)需添加直接照入攝像機(jī)的光源來(lái)提供__邊緣光照__效果，而是直接在著色器中添加專用的?Rim Lighting?計(jì)算（請(qǐng)參閱表面著色器示例以了解如何執(zhí)行此操作）。

前向渲染中的光照

另請(qǐng)參閱：前向渲染

對(duì)于所有像素，動(dòng)態(tài)光照會(huì)為每個(gè)受影響的像素增加渲染工作，可能導(dǎo)致對(duì)象在多個(gè) pass 中被渲染。避免在性能較弱的設(shè)備（如移動(dòng)端或低端 PC GPU）上使用多個(gè)__像素光照__來(lái)照射單個(gè)對(duì)象，應(yīng)使用光照貼圖實(shí)現(xiàn)靜態(tài)對(duì)象的光照，而不是每幀計(jì)算其光照。每頂點(diǎn)動(dòng)態(tài)光照可能會(huì)為頂點(diǎn)變換增加顯著的工作量，因此盡量避免多個(gè)光源照射單個(gè)對(duì)象的情況。

避免組合距離足夠遠(yuǎn)而需要受到不同像素光照影響的網(wǎng)格。使用像素光照時(shí)，每個(gè)網(wǎng)格必須渲染多次，因?yàn)橹灰l(fā)生像素光照就要進(jìn)行渲染。如果組合兩個(gè)相距很遠(yuǎn)的網(wǎng)格，則會(huì)增加組合對(duì)象的有效大小。照射該組合對(duì)象任何部分的所有像素光照在渲染期間都要考慮在內(nèi)，因此需要?jiǎng)?chuàng)建的渲染 pass 的數(shù)量可能增加。通常情況下，為渲染組合對(duì)象而必須創(chuàng)建的 pass 數(shù)為每個(gè)單獨(dú)對(duì)象的 pass 數(shù)之和，因此進(jìn)行網(wǎng)格組合并不會(huì)獲得任何好處。

在渲染過(guò)程中，Unity 會(huì)查找網(wǎng)格周圍的所有光源，并計(jì)算出哪些光源對(duì)網(wǎng)格的影響最大。使用質(zhì)量設(shè)置 (Quality Settings)?可修改多少個(gè)光源用于像素光照以及多少個(gè)用于頂點(diǎn)光照。每個(gè)光源根據(jù)它與網(wǎng)格的距離以及它的光照強(qiáng)度來(lái)計(jì)算其重要性；純粹從游戲背景而言，有些光源比另一些光源更重要。鑒于此原因，每個(gè)光源都有?Render Mode?設(shè)置，可設(shè)置為?Important?或?Not Important__；標(biāo)記為?Not Important__ 的光源具有較低的渲染開(kāi)銷。

示例：假設(shè)有一個(gè)駕駛游戲，玩家的汽車在黑暗中行駛，前照燈已打開(kāi)。前照燈可能是游戲中視覺(jué)上最重要的光源，因此它們的?Render Mode?應(yīng)設(shè)置為?Important。游戲中可能還有其他不太重要的光源，比如其他汽車的尾燈或遠(yuǎn)處的燈柱，這些光源不能通過(guò)像素光照來(lái)大幅改善視覺(jué)效果。這種情況下，可放心地將這些光源的?Render Mode?設(shè)置為 __Not Important__，從而避免將渲染能力浪費(fèi)在無(wú)用之處。

通過(guò)優(yōu)化每像素光照可以節(jié)省 CPU 和 GPU 工作量：CPU 的繪制調(diào)用將減少，而 GPU 要處理的頂點(diǎn)將減少，同時(shí)為所有其他對(duì)象渲染柵格化的像素也將減少。

GPU：紋理壓縮和 Mipmap

使用壓縮紋理可減小紋理的大小。這種做法可加快加載時(shí)間、減小內(nèi)存占用并顯著提高渲染性能。與未壓縮的 32 位 RGBA 紋理所需的內(nèi)存帶寬相比，壓縮紋理使用的內(nèi)存帶寬要小得多。

紋理 Mipmap

對(duì)于 3D 場(chǎng)景中使用的紋理，應(yīng)始終啟用?Generate mipmaps?選項(xiàng)。Mipmap 紋理使 GPU 能夠?yàn)檩^小的三角形使用較低分辨率的紋理。這一點(diǎn)類似于紋理壓縮可以幫助限制 GPU 渲染時(shí)傳輸?shù)募y理數(shù)據(jù)量。

此規(guī)則的唯一例外是當(dāng)已知紋理像素將 1:1 映射到渲染的屏幕像素時(shí)（與 UI 元素或在 2D 游戲中一樣）。

LOD（細(xì)節(jié)級(jí)別）和每層剔除距離

剔除對(duì)象涉及使對(duì)象不可見(jiàn)。這是減輕 CPU 和 GPU 負(fù)載的有效方法。

在許多游戲中，在不影響玩家體驗(yàn)的情況下快速有效地執(zhí)行此操作的方法是，相對(duì)于大對(duì)象，更激進(jìn)地剔除小對(duì)象。例如，可讓遠(yuǎn)處的小巖石和碎片不可見(jiàn)，而大型建筑物仍然保持可見(jiàn)。

有多種方式實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)：

• 使用細(xì)節(jié)級(jí)別系統(tǒng)

• 手動(dòng)設(shè)置攝像機(jī)上的每層剔除距離

• 將小對(duì)象放入單獨(dú)一層，并使用?Camera.layerCullDistances?腳本函數(shù)設(shè)置每層剔除距離

實(shí)時(shí)陰影

實(shí)時(shí)陰影很不錯(cuò)，但它們對(duì)性能有很大影響，同時(shí)會(huì)增加 CPU 的繪制調(diào)用次數(shù)和 GPU 的處理量。有關(guān)更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱光照性能頁(yè)面。

GPU：編寫高性能著色器的技巧

不同的平臺(tái)具有截然不同的性能；與低端移動(dòng)端 GPU 相比，高端 PC GPU 在圖形和著色器方面的處理能力要高得多。即使在單一平臺(tái)上也是如此；快速的 GPU 比慢速的集成 GPU 快幾十倍。

移動(dòng)平臺(tái)和低端 PC 上的 GPU 性能可能遠(yuǎn)低于開(kāi)發(fā)機(jī)器上的 GPU 性能。建議手動(dòng)優(yōu)化著色器以減少計(jì)算和紋理讀取，從而在低端 GPU 機(jī)器上獲得良好的性能。例如，某些內(nèi)置的 Unity 著色器具有速度快得多但存在一些限制或近似處理的“移動(dòng)端”等效項(xiàng)。

以下是移動(dòng)端和低端 PC 顯卡的一些指導(dǎo)原則：

復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算

超越數(shù)學(xué)函數(shù)（例如?pow、exp、log、cos、?sin、tan）都很消耗資源，所以盡量避免使用它們。如果可能，請(qǐng)盡量考慮使用查找紋理作為復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算的替代方法。

避免編寫自己的運(yùn)算（如?normalize、dot、inversesqrt）。Unity 的內(nèi)置選項(xiàng)確保驅(qū)動(dòng)程序可以生成好得多的代碼。請(qǐng)記住，Alpha 測(cè)試 (discard) 運(yùn)算通常會(huì)使片元著色器變慢。

浮點(diǎn)精度

雖然浮點(diǎn)變量的精度（float?與?half?與?fixed） 在桌面平臺(tái) GPU 上很大程度上會(huì)被忽略，但在移動(dòng)端 GPU 上 對(duì)于獲得良好性能非常重要。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱?著色器數(shù)據(jù)類型和精度?頁(yè)面。

有關(guān)著色器性能的更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱著色器性能頁(yè)面。

用于提高游戲運(yùn)行速度的簡(jiǎn)單核對(duì)表

• 在針對(duì) PC 平臺(tái)進(jìn)行構(gòu)建時(shí)，保持頂點(diǎn)數(shù)量低于 200K 和 3M/幀（具體值取決于目標(biāo) GPU）。

• 如果要使用內(nèi)置著色器，請(qǐng)從?Mobile?或?Unlit?類別中選取。這些類別也適用于非移動(dòng)平臺(tái)，但它們是更復(fù)雜著色器的簡(jiǎn)化和近似版本。

• 保持每個(gè)場(chǎng)景使用較少的不同材質(zhì)，并盡可能在不同對(duì)象之間共享材質(zhì)。

• 在非移動(dòng)對(duì)象上設(shè)置?Static?屬性以便允許內(nèi)部?jī)?yōu)化，如靜態(tài)批處理。

• 只有一個(gè)（最好是方向性的）pixel light?影響幾何體（而不是有多個(gè)）。

• 烘焙光照而不是使用動(dòng)態(tài)光照。

• 盡可能使用壓縮紋理格式，并使用 16 位紋理而非 32 位紋理。

• 盡可能避免使用霧效。

• 如果復(fù)雜的靜態(tài)場(chǎng)景具有大量遮擋，使用遮擋剔除減少可見(jiàn)幾何體數(shù)量和繪制調(diào)用次數(shù)。設(shè)計(jì)關(guān)卡時(shí)注意遮擋剔除。

• 使用天空盒“偽造”遠(yuǎn)處的幾何體。

• 使用像素著色器或紋理組合器來(lái)混合多個(gè)紋理而不是使用多 pass 方法。

• 盡可能使用?half?精度變量。

• 最大限度減少在像素著色器中使用復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，例如?pow、sin?和?cos。

• 每個(gè)片元使用更少的紋理。