shader入门精要读书笔记44 Untiy中的 渲染优化技术（一）

一、渲染优化技术

几个方面

1. CPU方面：使用批处理技术减少draw call数目
2. GPU方面：
   （1）减少需要处理的顶点数目：
   —优化结合体
   —使用模型的LOD技术
   —使用遮挡剔除技术
   （2）减少需要处理的片元数目
   —控制绘制顺序
   —警惕透明物体
   —减少实时光照
   （3）减少计算复杂度
   —使用Shader的LOD技术
   —代码方面的优化
3. 节省内存带宽
   （1）减少纹理大小
   （2）利用分辨率缩放

二、分析工具

P312

三、批处理技术(batching)

实现原理就是为了减少每一帧需要的draw call数目。
优化思想就是每次调用draw call时尽可能地处理多个物体。

利用批处理，CPU会把RAM多个网格合并成一个更大的网格，再发送给GPU，然后在一个Draw Call中渲染他们，
但要注意的是，使用批处理合并的网格将会使用同一种渲染状态，如果网格是不同的渲染状态，那么他们就无法使用批处理技术。

使用同一种材质的物体才可以一起进行批处理，因为这时他们之间仅仅在于顶点数据的差别。我们可以把这些顶点数据合并在一起，再一起发送给GPU，就可以完成一次批处理。

所以我们为了减少Draw Call数目，我们要：

1. 避免使用很小的网格，当不可避免使用很小的网格时，那我们就要考虑是否可以合并他们。
2. 避免使用过多的材质，尽量在不同的网格中使用同一种材质。

Unity的两种批处理方式：

1. 动态批处理P315，优点是 一切都是Unity自己完成的，不需要我们进行任何操作，而且物体是可以移动的，缺点是限制较多(模型的顶点个数属性规模限制、缩放尺度、光照纹理、多个Pass的Shader，等等)，一不小心就会破坏这种机制，导致Untiy无法动态批处理一些使用了相同材质的物体。

2. 静态批处理P316，优点在于自由度很高，限制较少，缺点就是可能会占用更多的内存(导致VBO顶点缓冲对象数目变大)，而且经过静态批处理后的物体就不能移动了，即使在脚本中更改位置信息也是无效的。静态批处理适用于适用于任何规模的几何模型，实现原理就是在运行开始阶段，把需要的静态批处理模型合并到一个新的网格结构中，这意味着这些模型不可以在运行时候被移动。实现方法就是把物体面板上的Static复选框勾选上（只勾选Batching Static也可），

静态批处理内部实现上就是把这些静态物体变换到世界空间下，然后为他们构建一个更大的顶点和索引缓存。对于使用同一个材质的物体，Unity只需要调用一个draw call就可以绘制全部物体，而对于没有使用同一个材质的物体，静态批处理同样也可以提升渲染性能。

增加点光源对静态批处理和动态批处理都会有部分影响，动态批处理的话会导致破坏其限制机制，导致动态批处理失效。而对静态批处理来说其仍然会静态批处理其允许的部分。

例：如果我们使用了1000个相同的树组成森林使用静态批处理，那么内存会增加1000倍，所以我们就要考虑是否需要节省内存，如果更内存重要，那我们就使用动态批处理技术(要注意顶点数限制)，或者自己编写批处理的方法。

合并材质、共享材质：共享一个材质对于静态动态来说都是非常重要的，但是不同的模型之间总会需要不同的渲染属性，例如纹理、颜色等等。所以使用一些策略进行合并材质。

1. 如果两个材质只有纹理不同，那么我们可以把它们的纹理合并到一张更大的纹理中，这张更大的纹理我们称作图集(atlas)，使用时我们就使用不同的采样坐标对纹理采样即可。
2. 有时除了纹理，材质上还有区别，颜色、浮点属性等等，材质改变会导致所有使用这个材质的地方都变，所以我们不能改变shader参数。但我们可以使用网格的顶点数据来对其进行存储参数，之前说的VBO(静态批处理后形成很大的顶点缓冲)我们可以对其数据进行相应改变，使之传入顶点着色器，从而产生相应变化。

一些批处理注意、建议事项：
尽可能选择静态批处理，同时关心内存相关情况。
如果无法进行静态批处理，那就使用动态批处理，但要小心限制条件(顶点数目)，
对于游戏中使用的金币等，可以使用动态批处理。
对于动画部分物体，我们无法全部使用静态批处理，但其中有不动的部分，可以标识static。
如果相关物体存在在模型空间下的坐标运算，往往会得到错误结果，这是我们可以使用DisableBatching标签强制物体不进行批处理，
使用半透明材质的物体经常会使用严格的从后往前的绘制顺序，这是如果绘制顺序无法满足，那么批处理也会无法应用。

四、减少顶点数

1.优化几何体尽可能减少三角面片数目，建议：移除不需要的硬边和纹理衔接，避免边界平滑和纹理分离。

2.模型的LOD技术，就是允许摄像机原理物体时，细节因为无法注意到，所以这时可以允许减少物体模型上的面片数量，从而提高性能。使用LOD group组件来构建一个LOD，准备多个精细程度的模型，保证摄像机不同距离时，更换不同精细的模型。

3.遮挡剔除技术：剔除看不到的物体，节省我们看不到的东西却计算的开销。使用这个可以减少定点数米和overdraw。
(和视锥体剔除不同，视锥体剔除是剔除摄像机之外的，这个是剔除物体挡住的，不一样)

使用LOD技术和遮挡剔除技术可以同时减少cpu、gpu负荷，提升性能。