Unity项目中UI美术需要知道什么

本文开发者DonaldW写给UI美术同事的一篇文章,原文题为《Unity项目中UI同学需知的程序相关要点》,分享给大家,希望促进程序和美术之间的相互理解。

背景和目的

本文的背景是《独立防线》(Killer)项目已进行到了一定阶段。虽然之前定下了UI制作规范,但中途也更新了规范,但程序和美术没有具体面对面沟通,也没有阐述规范的原因和落地方法。

所以,本文目的是为UI美术同事介绍:
1、手游性能相关的标准是什么;
2、具体制作时需要注意什么;
3、什么样的UI流程是高效的。

注,以下内容并非要求UI美术同学都掌握、或者要求UI美术单独去处理。而是希望UI美术同学能知道有这些一回事需要考虑。最重要的是:在设计之初,能意识到可能有问题,需要找程序去沟通。

体验和性能

极端的体验和极端的性能都不现实。在手游平台上,我们应该追求的是体验和性能平衡。

性能评估标准

游戏中,任一元素(UI图片、特效、模型等)对性能的影响都可以拆分为以下4种影响:CPU消耗、GPU消耗、外存消耗和内存消耗。

现就UI相关的影响进行举例如下。

CPU消耗

CPU负责把UI界面的逻辑结构进行更新、汇总,并负责把这些数据准备好。最后把这些信息传给GPU。

UI一般影响CPU的因素包括:
- 界面结构复杂度
- 界面结构变化频率
- 动画复杂度

GPU消耗

GPU负责最终画面的绘制、渲染。因为渲染是复杂的流程、且运算量巨大、且手机GPU固有的硬件限制(核心数少、浮点运算速度慢),手游的性能瓶颈往往都发生在GPU。

也就是说,GPU消耗是性能优化的重中之重。

UI一般影响GPU的因素包括:
- 绘制次数(drawcall),和单张图片的数量等因素相关
- 图片最终在屏幕所展现的面积
- 图片是否透明
- shader的复杂度
- 重绘度(overrdraw,单位像素的重新绘制次数)

其中,特别值得注意的是drawcall和重绘复杂度。

drawcall

每一个不同“材质”的东西都需要占用一个drawcall。每多一个drawcall必然带来额外的CPU消耗和GPU消耗。

可以简单认为,当两个东西的材质的shader相同,且纹理相同,则它们是同一个材质,在渲染它们的时候,引擎会进行优化,会合并drawcall为1个。

overdraw

overdraw表示单位像素的重新绘制次数

右部表示overdraw的程度,越“亮”的区域表示overdraw的程度越高,也就越消耗GPU。

外存消耗

外存消耗指的是资源在用户“硬盘里占用了多少多少M”。

如果外存过大,可能导致用户不愿意下载,或者下载安装后,硬盘空间不够,安装不成功。

一般影响外存的因素包括:
- 图片数目
- 图片的分辨率大小
- 图片是否压缩

另外,优化了外存,内存往往也会从中受益。

内存消耗

内存消耗指的是“游戏在实际运行时,占用多少M”。

如果内存过大,可能会导致用户游戏体验不流畅,甚至crash。

一般影响内存的因素包括:
- 图片数目
- 图片的分辨率大小
- 图片的分辨率是否是2的N次方,
- 图片是否压缩

UI制作要点

UI输出的图片,可在Unity里设置为新的等比缩放分辨率

正因如此,UI美术同学在输出UI贴图时,一般情况下按美术示意图的原分辨率输出即可。

单独调分辨率的工作,目前是由开发同学进行。最理想的工作流程,是UI美术同学在导图到Unity的时候,就单独按需设置分辨率(和特效场景模型同学的工作流程一样)。

至于什么情况下需要进行降分辨率操作,见下文。

低频变化的图片的分辨率可以很小

本方法能为GPU、外存、内存带来好处

低频变化的图片指的是纯色的、渐变等变化比较平缓的图片。

低频变化的图片拉伸后仍能表现非常类似的效果,这是因为GPU在图片采样时会进行相邻像素的插值,从而能大概还原之前的平滑度。

总而言之,低频变化的图片的分辨率可以很小。

实例如下。

低频变化图片:原图512x512:


低频变化图片:输出给程序的图片缩小为32x32:


低频变化图片:程序在使用时将32x32拉伸为512x512:


“好”的UI可以拉起“不好的”UI的表现

本方法能为GPU、外存、内存带来好处

“好”的UI可以拉起“不好的”UI的表现这句话可以有以下的理解:
- 不压缩的UI可以拉起压缩的UI表现
- 高分辨率的UI可以拉起低分辨率的UI表现
- 高频率变化的UI可以拉起低频率变化的UI表现

如上图的放射线部分,它实际是由两张不同的放射线图上下叠加而成。下层的放射线顺时针转动,上层的放射线逆时针转动。

由于上层的放射线作为表现的主体所以采取了“好”的设置(分辨率高、非压缩),那么作为表现的衬托部分的下层图,就算采用比较“不好”的设置(分辨率低,压缩),也不容易察觉。

所以,针对这种多UI同时或同位置出现的情况,可以酌情调低某些UI的设置。

当然,这个例子中,上下两层采取同一张高品质的图也是解决方案之一。

输出图片的分辨率可以酌情低于视网膜的分辨率

本方法能为GPU、外存、内存带来好处

从iPhone4开始兴起了视网膜级别的PPI。这让手机的任意App的任意界面的任意一帧,都看不出任何像素感,提高了App的用户体验。

但在游戏中,游戏有以下特点:
- 游戏的UI资源是独立原创的(App的UI资源有可能直接使用操作系统自带的资源,节省外存),会带来非常客观的外存、内存消耗
- 游戏是动态的
- 游戏的一帧内,最吸引玩家眼前的往往是一个局部
- 再根据上面提到的“好”的UI可以拉起“不好的”UI的表现

所以在游戏中,可以酌情将特定非重点的UI图片的分辨率降低。

游戏中具体处理的例子:表现的主体是视网膜分辨率的,而它下面的弹出框背景作为表现衬托,采取了低于视网膜分辨率也察觉不出。

去除UI图片中不必要的通道、不必要的区域

本方法能为GPU、外存、内存带来好处


如上图。地球UI图片是没必要有透明通道的,因为它一直以整张底图的形式存在于游戏。

地图UI图右部是可以斟酌是否需要存在的,因为它在游戏中一直都被带有背景的排名列表UI挡住。

UI图片一般情况下都不需要mipmap

本方法能为外存、内存带来好处

mipmap会生成多张小图来避免缩小图片时没必要的GPU采样消耗。但使用mipmap的图片会比不使用的图片多占用约三分之一的外存和内存。

由于《独立防线》项目以iPhone4作为目标分辨率进行制作,且认为此分辨率是需支持的最小分辨率,也就是说,UI图片很少有缩小的情况出现,所以《独立防线》项目的UI图片都不需要mipmap,减少没必要的外存、内存消耗。

其他项目如果需兼容更低分辨率的设备,则要按需选择mipmap。

多张UI图片可以打包在一起

本方法能为GPU带来极大好处,但可能为外存、内存带来坏处

操作很简单,选择需要打包的图了之后,在属性面板里键入任意同一英文字符串即可。

这样了之后,多张图被打包在一张图里面。

由于多张图片打包在了一起,根据上面提过的合并drawcall的原因,会大幅减少这些图片带来的GPU消耗。

打包之后,会产生多余的透明区域,所以打包可能带来的坏处就是增大了外存、内存。

所以,关键是选择哪些图片进行打包。来规避透明区域的出现。

选择规则如下:
- 不用的图不打包。因为打包的图,就算从不使用,也还是会进入到最终的ipa或者apk里;
- 小的图尽可能打包
- 大图(比如大于512x512,常见的有UI底图)不打包。因为大图会很有可能产生透明区域;
- 降低需要打包中的分辨率最大的图。

不打包的单张UI图片分辨率必须是偶数、很有可能需要是2的N次幂

本方法能为GPU、外存、内存带来好处

按照上面的多张UI图片可以打包在一起做了之后,不打包的图应该是少量的。

但由于这些图是独立存在于内存,所以有更严格的要求:

- 单张UI图片分辨率必须是偶数。

- 单张UI图片当有以下任一特点时,分辨率必须是2的N次幂

  • 需压缩的单张UI图片。
  • 需tiled的单张UI图片。tiled即图片平铺,常用于四方连续UI图。
  • 需mipmap的单张UI图片。即多层图片。一般情况下,UI的图片都不需mipmap,所以不用考虑这个。

@程序同学:现在大部分移动设备GPU是支持非2的N次方的。即NPOTSupport.Full或者Restricted的。Full的GPU对任意分辨率的纹理都能直接访问;Restricted的GPU,一般情况下对任意分辨率的纹理都能访问,但对于mipmap、tiled的纹理会把它pad成POT。
所以,mipmap、或tiled的非打包单张纹理需强制POT。
笔者身边的红米、三星、华为等手机,都支持NPOTSupport.Full,只发现小米3支持NPOTSupport.Restricted,小米3W支持NPOTSupport.Full。

@程序同学:ETC1(4bit/pixel)成功压缩的要求是POT且不带透明通道,否则将以16bit/pixel的方式压缩保存;PVRTC成功压缩的要求是POT且方形,否则将以true color(32bit/pixel)不压缩保存。常用的方案是,把UI图片打包到一张大图,且大图同时满足ETC1和PVRTC的要求,即POT、且透明通道拆分到大图的下半部、且方形。
这需要有特殊的shader对这张大图进行采样:RGB取原本uv、A取uv向下偏移0.5。下半部的Alpha部分可以把Alpha值除以3平均分部到RGB通道,采样时把RGB相加作为Alpha,这样有利于ETC1压缩的效果。
因大图的制作需要上半部是UI图片的RGB部分、下半部是UI图片的Alpha部分。所以需要自研或获取适合的atlas算法对UI图片进行排版。此时上面提到的Unity自带的Sprite Packer方法将不再适用。
排版后的大图的可容忍浪费分辨率是原图的16bit/4bit=4倍,或32bit/4bit=8倍。

打包的UI图片的分辨率可以是任意的

但依然推荐输出偶数分辨率,避免未来带来不可知的麻烦。

UI最好能用九宫格+局部装饰实现

本方法能为GPU、外存、内存带来好处

九宫格已经是非常常用的UI制作方法。

九宫格UI几乎是百利无一害,所以希望UI同学能用九宫格的尽量用九宫格。

使用九宫格有以下几个值得注意的技巧:

- 九宫格UI图片可以做得很小只给正方形的图,而并非上面一个长条形的图

- 如果UI图片内部是低频变化(人话:比较平滑的纹理),依然可以使用九宫格

- 如果UI图片内部是高频变化(人话:比较细的复杂纹理),一般情况下就不能使用九宫格了
但可以把这些高频变化的纹理设计成只在边缘出现,让九宫格十字架内依然是低频变化,那这种UI图依然可以九宫格

- 切九宫格时,边缘部分应尽量细、内部十字架部分应该尽量饱满。这样可以确保这个UI能够使用于非常小的场合而不穿帮

字体选择方案

本方法能为外存、内存带来好处,可能为GPU带来好处

在选择游戏字体的时候,除了确保美观程度之外,还需考虑:

- 字体种类:应当保持在2类以内:用于标题的中文偏设计的字体、用于正文的中文偏正式的字体。如需,可额外加入英文偏设计的字体;

- 字体编码类型:如果是中文字体,需考虑是否GB2312编码甚至是GBK编码。避免字体出现有些常用中文字没有的情况;

- 在选择字体时,应留意在手机上的表现。比如一些字体比较细,在手机上看不清,到后面需要都加粗加描边,带来没必要的消耗,也带来了之后额外的繁琐的字体相关工作。

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