Unity3D移动开发如何依据性能选择Shader

前言

在Unity3D移动开发中，选择合适的Shader是非常重要的，它直接影响到游戏的性能和画面效果。本文将介绍如何依据性能选择Shader，并给出相应的技术详解以及代码实现。

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一、了解Shader的基本概念

在Unity3D中，Shader是一种用于控制图形渲染的程序。它可以定义物体的颜色、光照、材质等属性。Shader由一系列的Shader Pass组成，每个Pass定义了一种渲染方式。在移动开发中，我们通常使用的是Surface Shader，它是一种高级Shader，可以方便地定义物体的外观。

二、性能选择Shader的原则

1. 尽量使用简单的Shader

在移动设备上，性能是一个非常重要的考虑因素。因此，我们应该尽量使用简单的Shader，避免使用过于复杂的计算和纹理。简单的Shader可以提高渲染效率，减少绘制调用次数，从而提高游戏的性能。

1. 避免使用动态的Shader特性

在移动设备上，动态的Shader特性（如透明度、反射等）会增加额外的计算和内存开销。因此，我们应该尽量避免使用这些特性，或者在性能要求较高的场景中禁用它们。

1. 使用合适的纹理压缩格式

在移动设备上，纹理的内存占用是一个非常重要的因素。因此，我们应该选择合适的纹理压缩格式，以减少纹理的内存占用。常见的纹理压缩格式有ETC、PVRTC、ASTC等。

1. 合理使用LOD（Level of Detail）

在移动设备上，LOD是一种非常重要的优化手段。它可以根据物体的距离调整物体的细节级别，从而减少渲染的开销。因此，我们应该合理地使用LOD，尽量减少不必要的细节绘制。

三、技术详解和代码实现

1. 使用简单的Shader

在Unity3D中，我们可以使用Surface Shader来定义物体的外观。Surface Shader是一种高级Shader，可以方便地定义物体的颜色和光照等属性。下面是一个简单的Surface Shader的示例代码：

Shader "Custom/SimpleShader"
{
    Properties
    {
        _Color("Color", Color) = (1,1,1,1)
    }
    
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        
        CGPROGRAM
        #pragma surface surf Lambert
        
        struct Input
        {
            float2 uv_MainTex;
        };
        
        sampler2D _MainTex;
        fixed4 _Color;
        
        void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o)
        {
            fixed4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color;
            o.Albedo = c.rgb;
            o.Alpha = c.a;
        }
        ENDCG
    }
    
    FallBack "Diffuse"
}

在这个示例中，我们使用了Lambert光照模型，并定义了一个_Color属性来控制物体的颜色。在surf函数中，我们使用tex2D函数来获取纹理的颜色，并将其乘以_Color属性来计算物体的最终颜色。

1. 避免使用动态的Shader特性

在移动设备上，动态的Shader特性会增加额外的计算和内存开销。因此，我们应该尽量避免使用这些特性，或者在性能要求较高的场景中禁用它们。下面是一个禁用透明度特性的示例代码：

Shader "Custom/NoAlphaShader"
{
    Properties
    {
        _Color("Color", Color) = (1,1,1,1)
    }
    
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        
        CGPROGRAM
        #pragma surface surf Lambert
        
        struct Input
        {
            float2 uv_MainTex;
        };
        
        sampler2D _MainTex;
        fixed4 _Color;
        
        void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o)
        {
            fixed4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color;
            o.Albedo = c.rgb;
            o.Alpha = 1; // 禁用透明度特性
        }
        ENDCG
    }
    
    FallBack "Diffuse"
}

在这个示例中，我们将物体的透明度设置为1，从而禁用了透明度特性。

1. 使用合适的纹理压缩格式

在移动设备上，纹理的内存占用是一个非常重要的因素。因此，我们应该选择合适的纹理压缩格式，以减少纹理的内存占用。下面是一个使用ETC纹理压缩格式的示例代码：

Shader "Custom/ETCShader"
{
    Properties
    {
        _MainTex("Texture", 2D) = "white" {}
    }
    
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        
        CGPROGRAM
        #pragma surface surf Lambert
        
        struct Input
        {
            float2 uv_MainTex;
        };
        
        sampler2D _MainTex;
        
        void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o)
        {
            fixed4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);
            o.Albedo = c.rgb;
            o.Alpha = c.a;
        }
        ENDCG
    }
    
    FallBack "Diffuse"
}

在这个示例中，我们使用了ETC纹理压缩格式来减少纹理的内存占用。

1. 合理使用LOD

在移动设备上，LOD是一种非常重要的优化手段。它可以根据物体的距离调整物体的细节级别，从而减少渲染的开销。下面是一个使用LOD的示例代码：

Shader "Custom/LODShader"
{
    Properties
    {
        _MainTex("Texture", 2D) = "white" {}
    }
    
    SubShader
    {
        LOD 100
        
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        
        CGPROGRAM
        #pragma surface surf Lambert
        
        struct Input
        {
            float2 uv_MainTex;
        };
        
        sampler2D _MainTex;
        
        void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o)
        {
            fixed4 c = tex2Dlod (_MainTex, float4(IN.uv_MainTex, 0, 0));
            o.Albedo = c.rgb;
            o.Alpha = c.a;
        }
        ENDCG
    }
    
    FallBack "Diffuse"
}

在这个示例中，我们使用LOD 100来表示在物体距离摄像机超过100个单位时，使用较低的细节级别来渲染物体。

总结

在Unity3D移动开发中，选择合适的Shader是非常重要的。我们可以根据性能要求选择简单的Shader，并避免使用动态的Shader特性。此外，我们还可以选择合适的纹理压缩格式和合理使用LOD来优化游戏的性能。希望本文对您在Unity3D移动开发中选择合适的Shader有所帮助。

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