一、DrawCall、Batches、SetPassCalls的基本理解
我们先从图形渲染的角度对这些概念做一个基本的理解。
1.1 DrawCall
DrawCall实际上指的是一次图形渲染接口的调用，比如OpenGL的glDrawArrays或者glDrawElements的一次调用，以及DirectX的DrawPrimitive或者DrawIndexedPrimitive。因此，DrawCall可以简单理解为一次渲染指令调用。
1.2 Batches
我们知道，在调用DrawCall之前，需要设置渲染状态，比如当前使用的Shader、当前shader的参数（材质参数）、深度测试是否开启、模板测试设置等，设置完这些状态后，才会调用DrawCall。我们把设置渲染状态，加载网格数据，然后调用DrawCall这一个过程，叫做一个批次。理论上，我们可以在设置完渲染状态后，调用多个DrawCall，假如一个DrawCall的绘制数量有限制的话，但是通常一个批次也就调用一次DrawCall。
那么所谓合批，就是想办法尽量减少批次。减少批次的关键是减少场景中不同的渲染状态组合，也就是渲染状态切换尽可能少。这样子批次自然最少。批次少了，批次对应的DrawCall自然少了，每个批次需要的渲染状态切换也少了。注意，渲染状态切换类似于DrawCall都是一次渲染指令调用。
1.3 SetPassCalls
那么什么是SetPassCalls了。在Shader中有一个Pass的概念，比如一个Shader有2个Pass，那么实际上应用这个Shader的物体会按照Shader的Pass定义顺序渲染2遍，每一遍都是用对应的Pass渲染。Unity的官方文档里面解释SetPassCalls就是Shader中的Pass被切换的次数，因为每个渲染批次都会设置一个Pass，一个Pass就会对应一些渲染状态，当渲染状态变化时候就必须开始新的批次，但是新的批次下Pass可能没有变化
二、Unity的DrawCall、Batches、SetPassCalls区别和联系
我们以一个场景运行时的统计数据为例子来说明。我们打开Unity场景的Statistics窗口，
以及Profile窗口，
FrameDebug窗口
我们可以得出这个场景的DrawCall是584，Batches也是584，SetPassCalls是192。Statistics中是不会显示DrawCall的，只有在Profile窗口下选中Rendering才能看到。
2.1 Unity的DrawCall
根据运行数据，可以得出结论DrawCall数目基本等于Batches。为什么说基本了？因为同一个Batch下，可能分多次调用DrawCall，比如网格过于巨大，可能拆分成多个DrawCall，这个也是符合批次的定义的。不过，这种情况发生的可能性很小。
2.2 Unity的Batches
Unity的批次实际上就是前面解释的Batches。不过，Batches实际上包含有三类：Static Batches、Dynamic Batches、Instancing Batches，分别对应Unity的静态合批、动态合批、实例化渲染。
2.3 Unity的SetPassCalls
根据FrameDebug窗口可以看到，一共是197+24+1+1=233个渲染事件。其中，Clear事件有14个。除去Clear事件后还生效219的事件，不过我们的SetPassCalls是192，还多了17个。我们观察到UI相机有18个DrawMesh事件，点击后发现这个事件使用的都是同样的Pass，如下图所示，
这些Pass之间除了材质属性外的渲染状态都是一致的，因此还要减去17。
注意，FrameDebug窗口的截图中折叠的部分基本是SRP Batch。
根据这些数据我们可以得出结论，如果支持SRP Batch，一个SetPassCall等于一个SRP Batch；如果不支持SRP Batch，那么一个SetPassCall就是一次Shader的Pass切换。由于Pass切换实际上指的是Shader关键字或者ROP阶段的设置改变，那么其实这个跟SRP是一致的。SRP本质上也是Shader变体切换，而非传统的材质切换。传统的材质切换对应的是Batches。
注明：实验引擎版本是Unity2020.3.12。
2.4 总结
至此可以得出最终结论，Unity的DrawCall和Batches数目基本相等，对应的是传统的材质切换。SetPassCalls一般会大幅度少于Batches，对应的是SRP Batch或者Pass切换，数目等于FrameDebug中的事件数目减去Clear事件、Draw Mesh事件中重复的Pass数目。
三、DrawCall相关的性能优化
3.1 为什么需要降低DrawCall
一谈起游戏优化，尤其是渲染优化，大家就说降低DrawCall，降低批次。实际上，大部分人都没法正确区分，Unity引擎下DrawCall、Batch、SetPassCall这三个概念。DrawCall或者批次高，并不是性能低下的直接原因，真正的原因是批次高，导致渲染状态切换过多。而渲染状态切换实际上是发生的渲染管线的CPU阶段，使用图形API，比如OpenGL或者DirectX来完成的。这样CPU会花费大量的时间提交渲染指令给GPU，CPU占用过高，但是GPU的渲染指令队列并没有饱和，GPU执行渲染指令的速度很快，因此GPU的负荷可能还没上来，GPU在等待CPU提交渲染指令，整个渲染流水线没有最高速的跑起来。当然如果GPU也忙不过来，那么不仅仅需要降低批次，Shader复杂度和OverDraw应该是重点关注对象。
3.2 如何降低批次
3.2.1 静态合批
静态合批实际上是引擎在打包或者烘焙时候，将同材质的物体合并成一个更大的物体，这样相同材质的物体只需要一次渲染状态设置和一次DrawCall调用，也就一个批次。由于合并生成大的模型后，会占用额外的内存空间，比如三个同材质的立方体的网格就是一个简单的立方体，合并后的网格占用是三个世界空间立方体的组合，因此有时候需要考虑静态合批带来的内存增长。
3.2.2 动态合批
动态合批是静态合批在运行时的体现。Unity对动态合批有一些限制，比如限制模型顶点属性不能超过900等，具体可以参考Dynamic batching。动态合批由于是运行是合并网格，因此不仅会增大内存，还会占用CPU时间。动态合批一般应用在一些小物体的合并上，比如小的道具或者特效等。
3.4.3 Instancing Draw
Instancing Draw实际上是图形接口支持的一种技术，可以翻译为实例化渲染，可以参考文档：实例化。这种技术通常应用在重复的物体大量出现的情况下，比如说草地、树木、星星，这种只有位置或者朝向、缩放等不一样。实例化渲染可以通过指定每物体属性（正常的每顶点属性是每个顶点不一样）来传入这种每个物体不一样的属性，从而避免使用不同的材质。在OpenGL中是使用glVertexAttribDivisor来设置属性的更新速度，从而指定每物体属性。
至于Unity的Instancing，参考文档：GPU instancing。关键点：GPU instancing不能和SRP Batcher并存；GPU instancing不支持 SkinnedMeshRenderers（蒙皮）； Graphics.DrawMeshInstanced或者Graphics.DrawMeshInstancedIndirect是主动Instancing，如果不调用这2个函数，那么Unity会尝试Instancing（如果Shader支持Instancing，且没有开启SRP Batch），这会有额外的CPU消耗。
3.4.4 SRP Batcher
参考文档：Scriptable Render Pipeline (SRP) Batcher。关键点：只有可编程管线才支持，默认管线不能支持；Shader必须支持SRP Batcher；只支持Mesh和SkinMesh，不支持粒子系统；不能与 Instancing Draw兼容；如果使用了MaterialPropertyBlock，SRP Batcher无法开启。
SRP Batcher本质上是Shader变体级别的合批优化，根据前面的分析等价于一次SetPassCall。具体原理还是参考Unity 的官方文档。
3.4.5 合批总结
对于目前的可编程管线，优先使用的都是SRP，因此Shader要尽可能兼容SRP Batcher。对于特殊情况，比如渲染草地这种，才需要舍弃SRP Batcher去使用实例化渲染。对于不支持SRP Batcher的Shader，动态合批和静态合批才可能会被开启。动态合并和静态合批都要增大内存，动态合批还会占用CPU，限制条件还非常多。所以，首选SRP Batcher和Instancing。
由于SRP Batcher不能降低DrawCall和Batcher，实际上降低的是SetPassCall，但是静态合批和动态合批可以降低DrawCall和Batcher。所以，在一些低端机器上，Batcher过多可能引起问题的话，还是得切换回传统的静态合批。不过，根据Unity的官方文档：Optimizing draw calls，SRP Batcher跟静态合批是可以结合在一起的，同时需要注意合批的优先级：SRP和静态合批、Instancing、动态合批。
四、参考资料
DrawCall，Batches，SetPass calls是什么？原理？【匠】
The Rendering Statistics window
Unity Profiler中常见的WaitForTargetFPS、Gfx.WaitForPresent 和 Graphics.PresentAndSync
Draw call batching
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