Unity引擎后处理性能优化方案解析

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目前我们项目使用的后处理插件是Unity-Technologies/PostProcessing(段末附链接)。选用前,我们对比过众多后处理插件,最后根据效果和使用方便程度,结合策划的需求,选用了Unity-Technologies/PostProcessing(我用的v1,大家可以尝试v2版本)。这里我们不讨论后处理的效果,或者哪个插件的好坏。本文将介绍一个能通用的后处理性能优化方案。

Unity-Technologies/PostProcessing:

https://github.com/Unity-Technologies/PostProcessing/tree/v1

一、OnRenderImage 的性能问题

在我们看到的后处理教程或者后处理插件中,通常的处理方式是在OnRenderImage方法中处理后处理。

在我刚开始整合后处理的过程中发现,即使不做任何后处理,仅仅一句Graphics.Blit(Source, Destination),也会导致严重的掉帧,这看起来是不符合逻辑的。在Google后,找到问题的说明Post Process Mobile Performance : Alternatives To Graphics.Blit , OnRenderImage,原因如下:

答主给的解决方案如下:

也就是在OnPreRender中,将RenderTexture赋值给Camera,在OnPostRender中处理后处理渲染。

通过这种方案能大幅度减少掉帧。我们测试过用同样的后处理(例如Bloom)在使用OnRenderImage的时候,从60FPS掉到40FPS左右。改用PrePost方法后,从60FPS掉到55FPS左右,改善明显(用中低端手机测试效果明显些,我们是用的360手机。不同手机改善的程度略有差异,但是还是能看到至少几帧的提升)。相信这个优化方案,有不少同学之前已经看到过并已经在使用。

这个方案略有麻烦的一点是,当我们的Camera开启MSAA或者HDR的时候,会导致后处理不起效果。我猜测应该是MSAA和HDR会激活Unity引擎内部的渲染流程必须走OnRenderImage。

这里要特别注意的一点是,我们用的是Gamma Color Space,如果我们要HDR的效果,最好不要用PrePost这个优化方式,因为经测试会导致负优化,帧数反而下降。目前我还没找到好的办法,这里我们按照不需要HDR效果来说。

我们还是可以支持MSAA,解决方案是,根据QualitySettings.antiAliasing和我们的方式来创建Temp的RenderTexture。同时,我们需要关闭摄像机的MSAA和HDR选项。

https://forum.unity.com/threads/onrenderimage-is-slow-when-msaa-is-on.427006/

这里要注意处理的逻辑是:当我们在游戏设置界面开关后处理的时候,要配对地处理Camera的MSAA选项和RenderTexture的创建参数,以免出现后处理不起作用,或者关闭后处理后,抗锯齿没有正确开启的问题。

这应该是一个能立竿见影的优化,相对需要注意处理好一些细节和各种设置切换的处理,做好测试。

二、合并多个后处理效果

当我们使用Unity引擎早期的Image Effect,或者一些单个效果后处理插件的时候,他们通常没有考虑整合的效率问题。以OnRenderImage的做法举例:通常是每个效果是一个脚本,它有自己的OnRenderImage,如果我们有4个效果,那就是4个单独的OnRenderImage,这在代码层面的简洁性和易扩展性上,当然是有优势的。但是这样做性能是有问题的,我们需要尽量将各种后处理效果,整合到同一个OnRenderImage(或PrePost方法)中,这样能带来一些性能提升,虽然不如上面的PrePost效果明显,但是优化是一点点积累的,也是值得做。

具体方法,Unity-Technologies/PostProcessing(https://github.com/Unity-Technologies/PostProcessing/tree/v1)这个就比较有代表性,它将所有的效果整合到同一个OnRenderImage和同一个Shader中处理,只是通过材质的EnableKeyword来开关对应的功能。详细请看链接里的代码。

这里提一句,如果用PrePost方式优化,将不能和OnRenderImage方式在同一个Camera下混用,这里整合的时候,要根据项目的需求处理好。我们现在是用Unity的 Post Processing方案,改为PrePost的方式。

同时,大家使用各种后处理插件、效果,要注意根据需求做一些裁剪,某些不需要的效果尽量注释或删除,让整合的代码更加清晰可读,也减少一些额外的性能消耗(

Shaderlab内存等

)。

三、修改材质属性,不要使用String

通常的例子代码中,会使用String作为Key的方式来修改Mat的属性,很多Shader的插件内也是这么用的。

String的方式

这里,我们通过反编译可以看到,String的方式实际上会调用Shader.PropertyToID,所以,我们应该将整个ID Cache下来,通过ID的方式来调用。

这也是一个很小的点,但是如果是后处理这种,可能每帧都会调用的地方,所带来的优化效果还是很有意义的。

还有一些优化,比如减少RenderTexture的尺寸等,在网上很多关于优化的文章中都有提到,就不具体说了。

总结一下,主要的优化就是OnRenderImage转换为PrePost的方式,能大大地改善后处理的渲染效率(Opengles2和Opengles3都测试过)。我们使用的Unity版本是5.6.4,其它版本未测试,如果用其它版本,大家需要自己先测试一下。

无论优化多好,后处理始终对性能影响很大,特别是手机电量不足或者发热导致手机降频的时候,后处理将会导致掉帧加重。如果必须要使用后处理(策划,美术要求),那么做好性能开关、优化好后处理的性能是必须要做的。

最后说明一点:PrePost的优化方案只有在不需要HDR效果下才有优化效果(基于我的测试),如果需要HDR效果,还是用OnRenderImage来做吧。这块优化需要多多测试,不注意就容易出问题哦。

参考文章:

1.Post Process Mobile Performance : Alternatives To Graphics.Blit , OnRenderImage ?

https://forum.unity.com/threads/post-process-mobile-performance-alternatives-to-graphics-blit-onrenderimage.414399/

2.OnRenderImage() is SLOW when MSAA is on

https://forum.unity.com/threads/onrenderimage-is-slow-when-msaa-is-on.427006/

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