Оптимизация производительности графики
Хорошая производительность критична для многих игр. Ниже даны простые советы по увлечению скорости рендеринга в вашей игре.
Какова стоимость графики
Графическая часть вашей игры нагружает в первую очередь две системы компьютера: GPU (графический процессор) и CPU (центральный процессор). Первое правило любой оптимизации: найти, где возникает проблема, так как стратегия оптимизации для GPU и CPU имеет существенные различия (иногда даже возникает ситуация, когда при оптимизации для GPU больше нагрузки ложится на CPU и наоборот).
Типичные узкие места и их проверка:
Less-common bottlenecks:
В процессе визуализации любого объекта на экране CPU должен немного потрудиться: выяснить, какие источники света влияют на объект, настроить шейдер и его параметры, отправить коменды отрисовки графическому драйверу, который подготовит команды для отправки на видеокарту. Все эти операции могут быть не очень дешёвыми в своей сумме, если у вас есть много видимых объектов.
All this “per object” CPU usage is resource-intensive, so if you have lots of visible objects, it can add up. For example, if you have a thousand triangles, it is much easier on the CPU if they are all in one mesh, rather than in one mesh per triangle (adding up to 1000 meshes). The cost of both scenarios on the GPU is very similar, but the work done by the CPU to render a thousand objects (instead of one) is significantly higher.
Reduce the visible object count. To reduce the amount of work the CPU needs to do:
Объединяйте объекты так, чтобы каждый меш содержал хотя бы несколько сотен треугольников и использоват только один Материал. Важно понимать, что объединение двух объектов, использующих разные материалы, не даст увеличения производительности. Основная причина, по которой два меша используют разные материалы, состоит в том, что они использують разные текстуры. Для оптимизации производительности CPU нужно убедиться, что объекты, которые вы объединяете, используют одну текстуру.
Однако, когда вы используете много пиксельных источников света при Forward rendering path, бывают ситуации, в которых не имеет смысла объединять объекты, это более подробно описано ниже.
GPU: Оптимизация геометрии моделей
There are two basic rules for optimizing the geometry of a model:
Следует отметить, что количество вершин, которое обрабатывает видеокарта, обычно не совпадает с количеством, показываемым 3D-приложением. Приложения для моделирования обычно показывают геометрическое количество вершин, то есть, количество угловых точек, составляющих модель. Для видеокарты некоторые геометрические вершины необходимо разбить на несколько логических вершин для корректной визуализации. Вершина может быть разбита на несколько, если она имеет несколько нормалей, UV-координат или вертексных цветов. Следовательно, количество вершин в Unity неизменно выше, чем количество вершин в 3D-приложении.
В то время как количество геометрии в моделях оказывает влияние в первую очередь на GPU, некоторые функции Unity предполагают обработку моделей и на CPU, например mesh skinning.
Производительность освещения
Самое быстрое освещение — это то, которое не рассчитывается. Используйте карты освещения для запекания статичного освещения вместо расчёта освещения в каждом кадре. Процесс создания карт освещения требует много времени, чем простое размещения источников света в сцене, но:
Во многих случаях можно заменить размещение источников света правильной настройков шейдеров и контента. Для примера, вместо размещения источника света прямо перед камерой для получения эффекта “подсветка краёв модели” (rim lighting), проще добавить расчёт этого эффекта прямо в шейдере.
Пиксельное динамическое освещение добавит затраты на визуализацию каждого пикселя и может привести к появлению объектов, визуализируемых в несколько проходов. На маломощных устройствах, таких как мобильные устройства или дешёвые PC, следует избегать использования более чем одного пиксельного источника света, освещающего каждый отдельный объект, и стараться использовать карты освещения. Вершинное динамическое освещение может добавить затраты для случаев вершинных трансформаций. Старайтесь избегать ситуаций, когда несколько источников света освещают один объект.
Если вы используете пиксельное освещение, то каждлый меш будет визуализирован столько раз, сколько пиксельных источников света его освещает. Если вы объедините два меша, находящихся далеко друг от друга, то это увеличит габариты меша. Все пиксельные источники света, освещавшие каждую часть объединённого меша, будут освещать теперь этот меш, поэтому количество проходов визуализации, необходимое для этого меша, увеличится. Как правило, число проходов для объединённого меша равно сумме проходов для составивших его частей, в результате чего нет выигрыша от объединения. По этой причине не стоит объединять меши, которые достаточно далеко друг от друга, чтобы быть освещёнными разными пиксельными источниками света.
В процессе визуализации Unity находит все источники света вокруг меша и рассчитывает их важность для данного меша. В настройках Quality Settings можно задать, сколько источников света в конце концов может использоваться для освещения каждого меша. Для каждого источника света его приоритет вычисляется на основании расстояния до меша и яркости этого источника света. Также имеет значение параметр Render Mode внутри компонента Light, который может принимать два значения: Important или Not Important. Источники света, помеченные как Not Important имеют более низкий приоритет.
Для примера рассмотрим игру, где игрок управляет автомобилем, движущимся в темноте со включёнными фарами. Скорее всего, передние фары будут наиболее важным источником света в игре и параметр Render Mode будет установлен для них в значение Important. Задние огни будут менее важны, не оказывая значительного влияния на конечное изображения, так что для них Render Mode можно установить в Not Important, сэкономив тем самым аппаратные ресурсы.
Оптимизация пиксельного освещения сохраняет ресурсы и CPU и GPU: CPU делает меньше draw calls, а GPU обрабатывает меньше вершин и растеризует меньше пикселей для каждого дополнительного объекта.
GPU: сжатие текстур и мипмапы
Использование сжатых текстур уменьшает размер ваших текстур (в результате они быстрее загружаются и занимают меньше памяти), а также может значительно повысить производительность. Сжатые текстуры используют малую часть пропускной способности памяти, в сравнении с 32-битными RGBA-текстурами.
Как правило, параметр импорта Generate Mip Maps включён для текстур, используемых в 3D-сцене. В этом случае сжатие текстур поможет ограничить количество текстурных данных, транспортируемых в GPU при визуализации. Мимпапы позволяют GPU использовать для маленьких треугольников текстуры пониженного разрешения.
Есть исключение из этого правила: когда один тексель (пиксель текстуры) соответствует одному пикселю экрана, что встречается в элементах пользовательского интерфейса и в 2D-играх.
LOD и послойное задание дистанции для сulling
Culling objects involves making objects invisible. This is an effective way to reduce both the CPU and GPU load.
В некоторых играх целесообразно обрезать мелкие объекты более агрессивно, чем крупные, чтобы снизить разницу между нагрузкой на CPU и GPU. Для примера, маленькие камни и трава могут обрезаться на меньшей дистанции, чем большие здания.
There are a number of ways you can achieve this:
Use the Level Of Detail system
Manually set per-layer culling distances on the camera
Это может быть достигнуто использованием системы Level Of Detail или ручной настройкой дистанции обрезки для камеры по слоям. Вы можете поместить мелкие объекты в отдельный слой и задать ему дистанцию обрезки, используя свойство Camera.layerCullDistances.
Тени в реальном времени
Тени в реальном времени хорошо выглядят, но они могут сильно снижать производительность, одновременно добавляя дополнительные draw calls для CPU и дополнительную обработку для GPU. Подробности даны на странице Shadows.
GPU: советы для написания высокопроизводительных шейдеров
Different platforms have vastly different performance capabilities; a high-end PC GPU can handle much more in terms of graphics and shaders than a low-end mobile GPU. The same is true even on a single platform; a fast GPU is dozens of times faster than a slow integrated GPU.
Имейте в виду, что производительность GPU на мобильных устройствах и PC начального уровня скорее всего будет намного ниже, чем на PC, который вы используете для разработки. Как правило, шейдеры нужно вручную оптимизировать, чтобы уменьшить количество расчётов и чтений текстуры для получения высокой производительности. Для примера, некоторые встроенные в Unity шейдеры имеют “мобильные” эквиваленты, которые работают намного быстрее за счёт некоторых ограничений и упрощений.
Ниже приведены рекомендации, которые важны для GPU в мобильных устройствах и PC низкого уровня:
Transcendental mathematical functions (such as pow, exp, log, cos,
sin, tan) are quite resource-intensive, so avoid using them where possible. Consider using lookup textures as an alternative to complex math calculations if applicable.
Avoid writing your own operations (such as normalize, dot, inversesqrt). Unity’s built-in options ensure that the driver can generate much better code. Remember that the Alpha Test (discard) operation often makes your fragment shader slower.
While the precision (float vs half vs fixed) of floating point
variables is largely ignored on desktop GPUs, it is quite
important to get a good performance on mobile GPUs. See the
Shader Data Types and Precision
page for details.
Подробности о производительности шейдеров можно прочитать на странице Shader Performance.
Список шагов для увеличения производительности вашей игры
pixel light affecting your geometry, rather than multiples.half precision variables where possible.См. также