Unity GearVR游戏性能优化2

上一篇中我们讨论了GearVR设备的特点还有创建高效的GearVR游戏的方法。这一篇，我将聚焦于调试在这些设备上性能不够好的Unity程序的方法。

性能调试

即使你的游戏场景经过良好的设计，并且设置了合理的节流值，你也会发现你的游戏在GearVR设备上不会一直以固定的60FPS运行。下一步就来看看这三个工具怎么使用：Unity’s internal profiler log, Unity’s Profiler , 以及Oculus Remote Monitor.

在调试Unity性能时，第一个要做的就是在Player Settings打开Enable Internal Profiler选项。开启之后，每几秒钟都会输出许多重要的帧率统计信息到logcat控制台上。这会让你清楚的知道你的每帧时间都干嘛去了。

为了说明调试性能一般步骤，我们来看一下从一个相当复杂场景中得到的采样数据，该游戏运行在Note 4 GearVR设备上。

Android Unity internal profiler stats:
cpu-player>    min:  8.8   max: 44.3   avg: 16.3
cpu-ogles-drv> min:  5.1   max:  6.0   avg:  5.6
cpu-present>   min:  0.0   max:  0.3   avg:  0.1
frametime>     min: 14.6   max: 49.8   avg: 22.0
draw-call #>   min: 171    max: 177    avg: 174     | batched:    12
tris #>        min: 153294  max: 153386  avg: 153326   | batched:  2362
verts #>       min: 203346  max: 203530  avg: 203411   | batched:  3096
player-detail> physx:  0.1 animation:  0.1 culling  0.0 skinning:  0.0 
               batching:  0.4 render: 11.6 fixed-update-count: 1 .. 1
mono-scripts>  update:  0.9   fixedUpdate:  0.0 coroutines:  0.0 
mono-memory>   used heap: 3043328 allocated heap: 3796992  
               max number of collections: 0 collection total duration:  0.0

由于GearVR设备被卡在头盔中，为了获得这个数据，你需要使用ADB over TCPIP工具，通过WIFI连接手机，然后运行adb logcat命令。（更多信息，请查看Mobile SDk文档中“Android Debugging部分”）

上面的数据告诉我们，平均每帧耗时是22ms，大约是45FPS，比我们60FPS的目标还差得远。还可以看出，这个场景对CPU来说负担很重——22ms中有16.3ms花费在CPU上。我们花费了5ms在驱动上（“cpu-ogles-drv”），这意味着我们以较慢的方式在使用驱动。潜在的问题就很清楚了：每一帧有174Draw Calls，严重超标（我们的目标是100）。除此之外，我们使用了比预期更多的多边形。这个视图并没有告诉我们GPU上发生了什么，但是他告诉我们，只看CPU的话45FPS需要提高，并且应该专注于降低draw call。

这个数据还显示，在帧耗时上有规则的峰值（最长帧耗时为49.8ms）。为了理解这些峰值是哪来的，下一步要连接到Unity Profile，看下它的输出。

Screen-Shot-2015-04-28-at-12.57.31-PM.png

不出所料，上面的图显示了规则的峰值。在非峰值期间，我们的渲染时间和上面报告的数值相近，并且对最终的帧耗时影响不大。

Screen-Shot-2015-04-28-at-12.57.54-PM.png

Profiler中显示，峰值的时候，Gfx.WaitForPresent这个函数耗时最多。奇怪的是，我们实际的渲染时间再峰值的那一帧并没有显著增加。究竟是发生了什么？

Wait for present

看起来是因为WaitForPresent（及其兄弟版本，Overhead）重复出现，从而破坏了我们的帧率。实际上，它并不执行什么神秘的工作。相反，WaitForPresent记录了渲染管线停止的时间数量。

要理解渲染管线，一个好的方法是想象一个火车站。火车以固定的时间离开——每16.6毫秒。我们说火车在一个时刻只有一辆，现在有很多人排队准备上车。只要队伍中的每个人在火车离开之前都能上得去，那么每16毫秒都可以出发把他们运往目的地。但是，如果有一个人动作太慢没上去（可能被他自己的鞋带绊倒了），他就错过了这趟火车，他将坐在那里等待另一个16毫秒下一趟火车过来。哪怕他仅仅慢了1毫秒，错过这趟车都意味着他不得不等待下一次机会。

在渲染管线中，火车就相当于是前缓冲区（正在显示的内容）与后缓冲区（要显示的下一帧内容）交换。这通常发生在前一帧完成扫描显示结束的时候。假设，GPU可以在一段合理的时间内，执行所有缓冲的渲染指令，这里是每16毫秒前后缓冲交换一次。要维持在60FPS的刷新率，程序就必须在在16毫秒之内结束所有的工作。当CPU花费太长的时间来完成一帧，即使是只晚了1ms，就错过了缓冲区的交换时间，下一帧的扫描输出就开始使用上一阵的数据，然后CPU不得不停下来，等到下一次交换结束。用我们上面的比喻来说，火车就是缓冲区，CPU发送的每帧的指令就是这些乘客。

在这个例子中，我们清楚的看到，由于我们的帧率不够平稳，所以不能使得渲染管线更加稳定。解决WaitForPresent的办法就是在Profiler中忽略它，然后集中在优化其他每个地方。在这个例子中，就是降低场景中的Draw Calls。

其他Profiler信息

Unity Profiler对于挖掘运行时的各类信息非常有用，包括内存使用，Draw Calls，纹理分配以及音频开销。对于雅阁的性能调试来说，在Player Preferences里面关掉多线程渲染是个好主意。这将会使得渲染变慢很多，但是能让你清楚的知道每帧的时间都去哪了。当你优化完成的时候，记得再把多线程渲染打开。

除了Draw call Batching，其他常见的性能开销包括overdraw（通常是大型透明对象或者遮挡剔除不足导致的），蒙皮动画，物理开销，以及垃圾回收（通常是内存泄露或者反复回收引起的）。在你优化场景的时候要注意这些方面。同样要记住，显示最终的VR输出，包括warping和TimeWarp开销，每帧都会消耗大约2ms。

Oculus Remote Monitor

OVRMonitor是Oculus Mobile SDK中最近发布的一个新工具。它帮助开发者理解渲染管线工作的方式并且识别管线停止。它还可以利用无线从GearVR设备上把低分辨率无压缩的视频以流的形式获取回来，这点对可用性测试很有用。

OVRMonitor目前正在开发中，但是这个早期版本仍然可以用来可视化GearVR程序的图形管线。下面是一张截图，是使用该工具审查上述场景时的截图。

Screen-Shot-2015-05-04-at-11.06.34-AM.png

黄色条代表的是VSync间隔，指的是一帧的输出已经结束了。窗口上方的图片是渲染好的该帧截图。图片中间红色的条显示的是TimeWarp线程，可以看到它和实际的游戏是平行运行的。下面的蓝条指的是CPU和GPU的负载，看起来是不变的（这个例子中，4个CPU同时运行）。

这个截图实际上显示了Unity Profiler中WaitForPresent峰值中的一个。时间线中间的那一帧开始的太晚，以至于到下一个竖线的地方还没结束，结果造成CPU阻塞了完整的一帧（缺乏场景截图的那一帧，WarpSwapInternal线程占据了16.25ms）。

OVRMonitor可以帮助我们搞清楚渲染管线从一帧到另一帧发生了什么。它可以用于使用最新SDK编译的任何GearVR程序。更多信息请参考SdkRoot/Tools/OVRMonitor中的文档。更多文档和特性很快就来。

Tips and Tricks

这里有一些我们使用过的或者从其他开发者那里听过的性能技巧。这些并不能保证对所有VR应用有效，但是它们可能给你一些关于潜在解决方案的想法。

• 最后渲染大型的不透明Mesh。尝试把天空盒放到几何体+1渲染队列，让它在所有不透明物体渲染之后绘制。这可能导致被天空盒遮挡的许多像素被深度测试丢弃，因此节省你的时间。这个技巧也适用于地面和其他静态不透明物体，它们占据很多像素并且很可能大部分被遮挡了。

• 动态改变CPU/GPU节流限制。你可以在任何时候改变节流限制。如果游戏中大部分都可以以相对较低的设置运行，只有一两个特殊场景不行的话，考虑只在这些场景中加快CPU/GPU。对于简单的场景来说，也可以降低一个或多个处理器的速度，延长电池寿命并减少发热。例如，场景加载的时候可以把GPU设置成0.

• 不经常的更新渲染目标。如果你把场景渲染到辅助的纹理上，可以尝试使用比主场景较低频率渲染。例如，一个立体渲染的镜子每帧只对一个眼睛刷新一次。这有效的把镜子的帧率降低到30FPS，但是因为每帧都有新数据，对于轻微的移动看起来也是可以的。

• 降低渲染分辨率。通过降低一点视觉质量，通常可以显著提高游戏性能，例如稍微的减小每只眼睛渲染目标的大小。OVRManager.virtualTextureScale是0.0到1.0之间的数值，控制了渲染输出的尺寸。在老旧设备上稍微降低分辨率是支持较慢硬件的简单办法。

• 压缩纹理。所有GearVr设备支持ASTC压缩格式，这种格式能明显的减小纹理尺寸。需要注意的是，在本文写作时，Unity4.6期望ASTC压缩是和OpenGL ES3.0一起使用的。如果你使用在OpenGL ES2.0的情况下使用ASTC，你的纹理将在加载时解压，这可能延长程序启动时间。对于OpenGL ES2.0来说ETC1是一个低质量但是通用的方案。

• 使用纹理图集。如上所述，可以被许多Mesh共享访问的大纹理将会更高效。要避免过多小的单个纹理。

原文

1. https://developer3.oculus.com/blog/squeezing-performance-out-of-your-unity-gear-vr-game-continued/