unity particle system 粒子特效系统优化

什么是粒子系统

官方解释： 粒子系统是在三维空间渲染出来的二维图像，主要用于烟，火，水滴，落叶等效果。一个粒子系统由粒子发射器、粒子动画器和粒子渲染器三个独立的部分组成。

unity渲染流程

在首先我觉得要想知道如何优化粒子系统以及为什么优化粒子系统，你要先搞懂unity的这个渲染流程在知道在什么地方着手优化。

• CPU :
  1、检查场景物体，判断是否被渲染，不被渲染的物体被剔除（culled）–最耗费效率
  2、收集排序整理要被渲染的物体信息 （Draw Call） 一个dc包含了一个网格信息以及如何渲染的数据。将不同物体数据合并成一个dc的过程称为batching
  3、为每一个dc创建一个batch数据包
  4、CPU可能会发送一些命令用于变更GPU 一系列渲染相关的变量，这些变量被统称为渲染状态（render state），这些命令本身就是通常所说的SetPass call。仅当下一个需要被渲染的网格需要变更渲染状态的时候才需要发送。
  5、CPU 发送draw call 给GPU。Draw call 指示GPU 使用最近发送的SetPass Call 所提供的设置来渲染特定的网格。
  6、在有些情况下，一个batch 可能需要多于一个的pass。Pass 是着色器（shader）代码中的一节，一个新的pass 需要对render state 进行变更。对于batch 中的每一个pass，CPU 将发送一个新的SetPass call 并且再次发送draw call。
• GPU：
  1、按照cup发送顺序处理渲染任务
  2、如果当前的任务是个SetPass call，GPU 更新render state。
  如果当前的任务是个draw call，GPU 渲染该mesh。此过程按照shader 代码的不同段落分步有序进行，此过程较为复杂，简单来说，其中一段称为顶点着色器（vertex shader）的代码告知GPU 如何处理网格的顶点，另一段称为片段着色器（fragment shader）的代码告知GPU 如何绘制每一个像素。
• SetPassCall 、DrawCall 、 Batch
  Set Pass Call代表渲染状态切换，主要出现在材质不一致的时候，进行渲染状态切换。我们知道一个batch包括，提交vbo，提交ibo，提交shader，设置好硬件渲染状态，设置好光源属性等（注意提交纹理严格意义上并不包括在一个batch内，纹理可以被缓存并多帧复用）。如果一个batch和另一个batch使用的不是同种材质或者同一个材质的不同pass，那么就要触发一次set pass call来重新设定渲染状态。例如，Unity要渲染20个物体，这20个物体使用同种材质（但不一定mesh等价），假设两次dynamic batch各自合批了10个物体，则对于这次渲染，set pass call为1（只需要渲染一个材质），batch为2（向GPU提交了两次VBO，IBO等数据）。
  Draw call严格意义上，CPU每次调用图形API的渲染函数（使用OpenGL举例，是glDrawElements或者DrawIndexedPrimitive）都算作一次Draw Call，但是对于Unity而言，它可以多个Draw Call合并成一个Batch去渲染。

真正造成开销较大的地方，第一个在于在于切换渲染状态，第二在于整理和提交数据。在真正的实践过程当中，可以不用过于介意Draw call这个数字（因为没有提交数据或者切换渲染状态的话，其实多来几个draw call没什么所谓），但是Set Pass Call和Batch两个数字都要想办法降低。由于二者存在强相关性，那么通常降低一个，就一并可以降低第二个。

粒子系统非常多有什么问题

• 帧率占用：从profiler中可以看到，粒子 的渲染是在子线程中进行渲染的，虽然在主线程占用不是很多，但是渲染过程中，如果说渲染线程压力过大的时候，主线程依然会出现等待（Gfx.WaitForPresent）,从而对帧率产生影响。particleSystem.Updatejob 每一帧都会执行
  
• 渲染的粒子越多，GPU的渲染压力越高，屏幕的每帧填充率越高，容易造成设备发热
  可能还导致别的问题，我这里就举例两点我觉得比较严重的问题，欢迎各位老板补充

如何优化

制作建议
1:粒子是可以添加物理碰撞的，在制作小的多个的粒子的时候，要考虑要不要添加物理碰撞。建议是：不要添加，没必要有这么精准的碰撞；二是消耗影响性能
2:一个粒子产生多个dc的原因是因为，一个粒子是有多个部分组成的，子节点使用了不同的texture和matrial会导致增多dc，在粒子制作的时候，尽量把相同材质的粒子放在一起，避免穿插，打断dc。
3:对于粒子系统来说，对性能影响最大的还是overdraw的情况。所以在制作的过程中要注意检查overdraw
4:图的资源占用方面，尽量使用小的粒子图片，可以制作图集，用来放多个图。
5:如何使用一个图集一个material制作特效？material使用一个texture（图集），然后修改Texture Sheet Animation的渲染的frame。 下面的图是用一个matrial制作的四个特效只用了1个batches。

以上所有内容了，欢迎各位大佬交流分享，积极指出错误。