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U3D渲染统计窗口详细解释

时间:2017年12月20日 来源:火星人

当运行一个U3D场景后,可以在界面右上方看到一个叫做"Status"的按钮,点开它就会出现一个重叠界面显示出实时统计数据,比如下图这种样子:

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 如果你是一名U3D开发新手,或者对此功能非常不熟悉,那么你可能会在游戏优化过程中遇到很多麻烦。接下来的篇幅着重讲讲该窗口的作用和必要的相关名词解释。
       Statistics窗口,全称叫做 Rendering Statistics Window,即渲染统计窗口(或渲染数据统计窗口),窗口中罗列出关于声音、图像、网络状况等多种统计信息

★FPS(Time per frame andFPS):frames per seconds表示引擎处理和渲染一个游戏帧所花费的时间,该数字主要受到场景中渲染物体数量和 GPU性能的影响,FPS数值越高,游戏场景的动画显示会更加平滑和流畅。一般来说,超过30FPS的画面人眼不会感觉到卡,由于视觉残留的特性,光在视网膜上停止总用后人眼还会保持1/24秒左右的时间,因此游戏画面每秒帧数至少要保证在30以上。另外,Unity中的FPS数值仅包括此游戏Scene里更新和渲染的帧,编辑器中绘制的Scene和其它监视窗口的进程不包括在内。

★CPU:获取到当前占用CPU进行计算的时间绝对值,或时间点,如果Unity主进程处于挂断或休眠状态时,CPU time将会保持不变。

★Render thread:GPU渲染线程处理图像所花费的时间,具体数值由GPU性能来决定,

★Batches:即Batched Draw Calls,是Unity内置的Draw Call Batching技术。

首先解释下什么叫做“Draw call”,CPU每次通知GPU发出一个glDrawElements(OpenGl中的图元渲染函数)或者 DrawIndexedPrimitive(DirectX中的顶点绘制方法)的过程称为一次Draw call,一般来说,引擎每对一个物体进行一次DrawCall,就会产生一个Batch,这个Batch里包含着该物体所有的网格和顶点数据,当渲染另一个相同的物体时,引擎会直接调用Batch里的信息,将相关顶点数据直接送到GPU,从而让渲染过程更加高效,即Batching技术是将所有材质相近的物体进行合并渲染。

对于含有多个不同Shader和Material的物体,渲染的过程比较耗时,因为会产生多个Batches。每次对物体的材质或者贴图进行修改,都会影响Batches里数据集的构成。因此,如果场景中有大量材质不同的物体,会很明显的影响到GPU的渲染效率。这里说几点关于Batches优化相关的方案(突然感觉到跑题了✧ (≖ ‿ ≖)✧)~~~ )

虽然Unity引擎自带Draw Call Batching技术,我们也可以通过手动的方式合并材质接近的物体;      
 尽量不要修改Batches里物体的Scale,因为这样会生成新的Batch。    
 为了提升GPU的渲染效率,应当尽可能的在一个物体上使用较少的材质,减少Batches过多的开销; 
 对于场景中不会运动的物体,考虑设置Static属性,Static声明的物体会自动进行内部批处理优化。    

★Verts:摄像机视野(field of view)内渲染的顶点总数。

★Tris:   摄像机视野(field of view)内渲染的的三角面总数量。

关于Tris和Verts,突然想到一些问题,这里需要多嘴说几句:

◆  Camera的渲染性能受到Draw calls的影响。之前说过,对一个物体进行渲染,会生成相应的Draw call,处理一个Draw Call的时间是由它上边的Tris和Verts数目决定。尽可能得合并物体,会很大程度的提高性能。举个很简单例子,比如场景一种有1000个不同的物体,每个物体都有10个Tris;场景二中有10个不同的物体,每个物体有1000个Tris。在渲染处理中,场景一中会产生1000个Draw Calls,它的渲染时间明显比场景二慢。

◆ Unity stats 视图中的 Tris 和 Verts 并不仅仅是视锥中的梯形内的 Tris 和 Verts,而是Camera中 field of view所有取值下的tris和verts,换句话说,哪怕你在当前game视图中看不到这个 cube,如果当你把 field of view调大到 179 过程中都看不到这个cube,stats面板才不会统计,GPU才不会渲染,否则都会渲染,而且unity不会把模型拆分,这个模型哪怕只有1个顶点需要渲染,unity也会把整个模型都渲出来。(参考自Mess的《Unity Camera组件部分参数详解》)

◆之前有童鞋问过我,新建一个空的场景,里边没有添加任何物体,为什么Status面板上显示有1.7k Tris以及5.0kVerts。这是因为空的场景自带默认的天空盒。点击Windows---Lighting打开Lighting下的Scene面板,把Skybox里的材质设为空,比如像我下图这样:

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可以看到,场景中的Tris数量变为2,Verts数量变为了4,这是由于摄像机存在的关系,删掉它,你就会发现Tris 和 Verts 都变为0了。

★Screen:获当前Game屏幕的分辨率大小,后边的2.1MB表示总的内存使用数值。

★SetPass calls:又碰到一个神奇的词“SetPass calls”。如果你是一个Unity的老用户,你可能会注意到原来的Stats面板的第一项是“Draw calls”,然而到了Unity5.X版本,Stats上没有了“Draw calls”,却多出来一项”SetPass calls“,那么这个玩意到底是做什么的???(你猜.... )← ←! 

感觉又要说一大堆东西了.....之前有讲到Batches,比如说场景中有100个gameobject,它们拥有完全一样的Material,那么这100个物体很可能会被Unity里的Batching机制结合成一个Batch。所以用“Batches”来描述Unity的渲染性能是不太合适的,它只能反映出场景中需要批处理物体的数量。那么可否用“Draw calls”来描述呢?答案同样是不适合。每一个“Draw calls”是CPU发送个GPU的一个渲染请求,请求中包括渲染对象所有的顶点参数、三角面、索引值、图元个数等,这个请求并不会占用过多的消耗,真正消耗渲染资源的是在GPU得到请求指令后,把指令发送给对应物体的Shader,让Shader读取指令并通知相应的渲染通道(Pass)进行渲染操作。

接着上边的问题进行说明,场景上有1个gameobject,希望能显示很酷炫的效果,它的Material上带有许多特定的Shader。为了实现相应的效果,Shader里或许会包含很多的Pass,每当GPU即将去运行一个Pass之前,就会产生一个“SetPass call”,因此在描述渲染性能开销上,“SetPass calls”更加有说服力。

★Shadow casters:表示场景中有多少个可以投射阴影的物体,一般这些物体都作为场景中的光源。

★visible skinned  meshed:渲染皮肤网格的数量。

★Animations:正在播放动画的数量。

目前渲染统计窗口的参数就只有这些,如果你想了解更多的渲染信息,可以打开Unity的Profiler窗口(右键--AddTab---Profiler),这儿你可以获取到更多的渲染数据,比如“Draw Calls”、"VBO Totals"、"VB Uploads"等等,还能实时观察CPU、内存和音频的使用情况。

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