unity静态批处理原理理解

作者:zblade

1、静态批处理的时间点

1)在游戏导出的时候,在player setting中勾选static batching,这样在导出包的时候就进行批处理,导出来的包就会比较大

2 ) 在游戏场景中勾选场景物体的static选项,在加载该场景的时候,会进行一次静态批处理的合并,这样导出来的包不大,但是在加载的时候会使得内存变大。

2、静态批处理的基本原理

场景中有4个物体,ABCD,如果都勾选静态选项,在进行静态批处理的时候,引擎会判断这四个物体是否共用同一渲染材质。

如果共用同一渲染材质,则会将这四个物体视为可以批处理的对象,引擎会基于单个渲染对象的大小拷贝出3个,总共变为4个mesh,此时这4个mesh会存在一个index buffer中,此时会让资源占用的内存变大4倍,这样在渲染的时候,是将这个更大的mesh传递给GPU进行渲染操作的。

3、为什么要用静态批处理?

在游戏的运行中,有时候CPU的瓶颈也会至关重要。如果CPU的运行速度较慢,则GPU会出现等待CPU的情况,此时游戏主要受到CPU的限制。

CPU在游戏中的主要分工,主要分为两个部分:设置渲染状态和调用DC。 其中设置渲染状态属于比较重要的分工,对于加载到游戏中的资源和对象等,CPU需要计算其顶点相关的矩阵,渲染所用的贴图,渲染所用到的材质和shader,渲染所用到的灯光等。

如果每个物体的材质和贴图等都不一样,此时CPU的主要工作就是设置这些物体的渲染状态(当然调用DC也会更多,但此时渲染状态的改变更消耗性能,也就是setPass),游戏的运行会比较缓慢。所以在常见的游戏中,对于大量的不需要改变位置的物体,都会采用静态批处理的方式来解决渲染状态的瓶颈。

采用批处理的方式,对于相同渲染材质的物体,会合并成一个更大的渲染对象mesh来进行渲染,这时候设置合并后的渲染对象的渲染状态,与设置合并前的多个渲染对象的渲染状态相比会大大减小次数。

此外对于大部分的渲染对象,主要的判断依据就是渲染状态和位置矩阵相关的参数。如果渲染状态一致,则基本可以视为同一个批处理的对象,然后对于位置矩阵进行单独的设置即可。其实在引擎的内部,对于需要渲染的对象也会进行一个渲染排序,会优先将渲染状态相同的排在一起进行设置,这样渲染状态的切换就不会过于频繁。

通过批处理的方式来降低渲染状态的切换次数,可以极大的优化CPU的渲染瓶颈,所以在很多时候会采用静态批处理的方式来优化CPU的瓶颈。

4、对于静态批处理后的物体,如何决定其可视?

对于静态批处理后的物体,比如ABCD,那么如何在实际的游戏中去具体的渲染ABCD中的那几个可见(位于相机的视锥体内)? 这需要解释一下批处理的合并方式:在unity5中,会构建一个更大的内存buffer空间,依次存放ABCD的数据。

在渲染A的时候,会调用DX的接口来取这份buffer中的指定起始点和长度的数据出来,传递到GPU中进行渲染。如果需要渲染AD两个对象,则会在前面的基础上,再将整体取出来(因为D存在末尾),然后传递到GPU中进行渲染。注意此时是整体传递A或者ABCD的数据,不会在CPU进行裁剪的工作。具体的A的哪部分可见,是在GPU的顶点裁剪过程中进行的。

此时相当于要进行两次渲染,渲染的次数增大了,这样当然会带来一定的性能损耗,但是相对于渲染状态的设置改变带来的性能损耗,是可以接受的。游戏中如果大量的物体都采用静态批处理,此时会出现很大的内存buffer,如果渲染头和尾部的物体,则会使得渲染数据过大(CPU传递给GPU),带来较大性能损耗,所以可以在游戏中对静态批处理对象进行一个分块的处理。将场景中的对象分成多个块,每个块的大小可以依据一个经验值来设置,此时就会出现多个静态批处理的操作,而不是统一的一个静态批处理操作。具体的分块操作取决于具体的项目的场景大小,可以多次测试得到一个经验值来进行设置。

后面对于动态批处理的原理,待我学习请教后再补上~

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