unity GPU优化(Occlusion Culling遮挡剔除，LOD多细节层次，GI（Global Illumination）全局光照)

渲染管线：
定义：图形数据在CPU上经过运算处理，最后输出到屏幕的过程 
1. 顶点处理：接收模型顶点数据、坐标系转换
2. 图元装配：组装面、连接相邻的顶点，绘制为三角面
3. 光栅化：计算三角面上的像素，并为后面着色阶段提供合理的插值参数（以及深度值）
4. 像素处理：对每个像素区域进行着色、写入到缓存中
5. 缓存：一个存储像素数据的内存块，最重要的缓存是帧缓存与深度缓存
• 帧缓存：存储每个像素的色彩（缓冲）
• 深度缓存 Z—buffer：前后排序（深度信息，物体到摄像机的距离）
Draw Call绘制调用：每帧调用显卡渲染物体的次数 
一.Occlusion Culling遮挡剔除：
定义：当物体被送进渲染流水线之前，
将视锥以内看不到的物体进行剔除，减少每帧的渲染量，提高渲染性能 
例一:unity自带的Occlusion Culling(用碰撞实现的)很消耗GUP

步骤：
1.在Window中找到并点击Occlusion Culling
2.把需要进行渲染剔除的物体勾选为Static
3.在右边的Occlusion中选中Object->Occlusion Areas点击Create new Occlusion Areas
4.在Object中点击Bake,和在Bake中点击Bake
5.点击Visuslization和移动相机就可以查看效果了
效果展示：(相机没有看到的物体自动把MeshRander隐藏了)





实例二:用InstantOC(使用射线)检测物体
步骤
下载:AssetStore中下载InstantOC_Dynamic_Occlusion_Culling__LOD_v2.0.0.unitypackage插件
百度云链接：链接:http://pan.baidu.com/s/1jHPrAfG  密码:v0yr
1.创建层
2.为游戏物体指定层(将参与遮挡剔除)与标签(将自动附加 IOClod脚本)



3.物体添加碰撞器Collider组件(通过射线去检测物体)
4.摄像机附加脚本IOCcam



属性
确保剔除物体显示正常的阴影。Layer mask：参与遮挡剔除的游戏对象层。
IOC Tag：将为指定标签的游戏对象自动添加IOClod脚本对象。
Samples：每帧摄像机发射的射线数目。数量多剔除效果 好，但性能开销大。通常在150—500之间。
Rays FOV：射线视野，应大于摄像机视野Field of View。
View Distance：视图距离，射线长度。将影响摄像机Clipping Planes –Far 数值。
Hide Delay：延迟隐藏，当物体被剔除时延迟的帧数，建 议50—100之间。
•PreCullCheck：检查采集信息，建议勾选，可以提高剔除 效率。
•RealtimeShadows：实时阴影，如果场景需要实时阴影， 建议启用，
注意：（物体需要添加Box Collider组件） 
缺点：需要消耗额外CUP 
适用：存在大量被遮挡的物体时使用 
BUG：Realtime Shadows——使用会显示材质丢失
优点：减少渲染压力，优化GPU显示
效果图：
标记的物体没有被遮挡时



标记的物体被遮挡了



二.LOD多细节层次：
定义：根据物体模型的节点在显示环境中所处的位置 和重要度，决定物体渲染的资源分配，降低非重要物体的面数 和细节度，从而获得高效率的渲染运算。（降低非重要物体（远距离物体）的顶点数 （近精模 远简模））
步骤
1.创建层
2.创建空物体并将模型添加到其中，命名为：Lod_0  Lod_1 Lod_2
3.为父物体指定层与标签
4.父物体或子物体添加碰撞器组件
5.摄像机附加脚本IOCcam
属性
Lod1 distance：摄像机到物体距离小于当前距离时，使 用Lod_0模型。
Lod2 distance：摄像机到物体距离大于Lod1且小于当前 距离时，使用Lod_1模型，大于当前值使用Lod_2模型。
LodMargin：LOD边缘，如果物体在LOD各阶段过渡时发 生闪烁，尝试提高当前值。
缺点：消耗CPU判断距离、占用内存、需要三个模型（付费的不需要三个） 
适用：高面模型比较多、有远近变化 

性能优化： 
CPU、渲染、内存 
实例：



三.GI（Global Illumination）全局光照：
•简称GI，即全局光照。
•能够计算直接光、间接光、环境光以及反射光的光照系统。
•通过GI算法可以使渲染出来的光照效果更为真实丰富。
直接光照
定义：从光源直接发出的光，通过Light组件实现。
Type 类型:灯光对象的当前类型
--DirectionalLight 平行光：平行发射光线，可以照射场 景里所有物体，用于模拟太阳。
--PointLight 点光源：在灯光位置上向四周发射光线，可 以照射其范围内的所有对象，用于模拟灯泡。
--SpotLight 聚光灯：在灯光位置上向圆锥区域内发射光 线，只有在这个区域内的物体才会受到光线照射，用于模拟探照灯。
--Area Light区域光：由一个面向一个方向发射光线，只照射该区域内物体，仅烘焙时有效，用在光线较为集中的区域。（仅烘焙用，极耗性能）
Range 范围：光从物体的中心发射的范围。仅适用于点光源和聚光灯。
Spot Angle 聚光角度：灯光的聚光角度。只适用于聚光灯。
Color 颜色：光线的颜色。
Intensity强度：光线的明亮程度。
Culling Mask 选择遮蔽层: 选择要照射的层Layer。

练习：为场景添加光源 

阴影（直接光照）
•Shadow Type 阴影类型：Hard 硬阴影、Soft 软阴影（软阴影较硬阴影更消耗性能 ）
--Strength 硬度：阴影的黑暗程度。
--Resolution分辨率：设置阴影的细节程度。
--Bias 偏移：物体与阴影的偏移。
•GameObject通过Mesh Renderer 组件启用/禁用阴影
--Cast / Receive Shadows 当前物体是否投射/接收阴影。
--Off 不投射阴影，On 投射阴影，Two Sided 双面阴影,
Shadows Only 隐藏物体只投射阴影
•阴影剔除：设置显示阴影的距离
Edit->Project Settings->Quality->Shadows Disdance
Tips：光可以设置阴影、物体可以选择是否渲染阴影、阴影剔除可以选择渲染的距离

间接光照
定义：物体表面在接受光照后反射出来的光。
•通过Light 组件中Bounce Intensity 反弹强度控制。
•可以通过Scene 面板Irradiance 模式查看间接光照。
Tips：只有标记LightmapingStatic 的物体才能产生间接反弹光照。（要把物体设置为Static——静态——才能使用间接光）
最不好实现，需要消耗大量性能计算（预计算）

环境光照
定义：作用于场景内所有物体的光照
通过Environment Lighting 中Ambient 控制。
来源：天空盒、梯度颜色、颜色 
•Ambient Source 环境光源
--Skybox 通过天空盒颜色设置环境光照
--Gradient 梯度颜色
Sky 天空颜色、Equator 地平线颜色、Ground 地面颜色
--Ambient Color 纯色
•Ambient Intensity 环境光强度
•Ambient GI  环境光GI模式
--Realtime实时更新，环境光源会改变选择此项。
--Backed 烘焙，环境光源不会改变选择此项。

反射光照
定义：根据天空盒或立方体贴图计算的作用于所有物体的反射效果
通过Environment Lighting 中Reflection 控制。
•Reflection Source 反射源
--Skybox 天空盒
Resolution 分辨率Compression 是否压缩
--Custom 自定义
Cubemap立方体贴图
•Reflection Intensity 反射强度
•Reflection Bounces 使用Reflection Probe 后允许不同游戏对象间来回反弹的次数。

烘焙GI：
烘焙：Lightmap
原定义：当场景包含大量物体时，实时光照和阴影对游戏性能有很大影响。使用烘焙技术，可以将光线效果预渲染成贴图再 作用到物体上模拟光影，从而提高性能。适用于在性能较 低的设备上运行的程序。
简述：将光线效果预渲染成贴图再作用到物体上模拟光影，从而提高性能，适合在性能较低的设备上使用
Tips：手游一般用烘焙GI）
烘焙后的贴图保存在Unity同目录下 
步骤
1. 游戏对象设置为LightmapingStatic。
2. 设置Light组件Baking属性。
3. 启用Lighting 面板的Baked GI。
4. 点击Build按钮。（如果勾选Auto 编辑器会自动检测场 景的改动修复光照效果）
例：
根据上面的步骤：
游戏对象(Cube/Sphere)设置为LightmapingStatic。

创建两个SpotLight聚光灯光源



一个光源的Mode设置为Baked之后在Window Lighting-->Settings中设置



移动该光源下的Sphere可以知道 该Sphere的阴影固定在了Plane上，这是因为Baked仅烘焙时起作用，之后就是一张Texture3D贴图（你可以把该光源删除，理解更容易）

另一个光源的Mode改为Mixed测试
移动下面的Sphere查看其特性

•Light 组件Baking 属性：烘焙模式
--Realtime仅实时光照时起作用。
--Baked仅烘焙时起作用。
--Mixed 混合，烘焙与实时光照都起作用。
•可以通过Scene 面板Baked 模式查看光照贴图。
Baked GI
•Baked Resolution：烘焙光照贴图分辨率，建议比实时GI 分辨率高10倍。
•Baked Padding：光照贴图中各形状间距，取值2到200。
 
•Compressed：是否压缩光照贴图，压缩则提高性能，缩小容量，但画质会降低。
 
•Ambient Occlusion：环境遮挡表面的相对亮度，值越高 遮挡处和完全曝光处区别越大，建议为1。
 
•Final Gather：选中后提高烘焙质量，但会消耗更多时间。
•Atlas Size：光照贴图尺寸。
General GI
•常规GI设置，同时适用于实时GI与烘焙GI。
•Directional Mode 定向模式：
--Non– Directional 无定向模式，使用1种光照贴图存储 光照信息。
--Directional 定向模式，使用2种光照贴图存储光照信息， 相比之下效果更好，但空间占用更大。
--Direction Specular 定向反射模式，使用4种光照贴图存 储光照信息，效果最好，但占用空间最大。
•除无定向模式外必须运行在GLES2.0与SM2.0以上的设备。
GLES 指OpenGL ES 针对移动端，从iPhone5s 开始支持；
SM 指ShaderModel 针对PC 端，目前大部分显卡支持。
•Indirect Intensity 最终间接光照、反射光照的强度。1为默 认强度，小于1则减低强度，大于1则增大强度。
•Bounce Boost 增强间接光照。
•Default Parameters 高级GI参数。
--Default 默认
--Default –HighResolution高分辨率
--Default –LowResolution低分辨率
--Default –VeryLowResolution非常低的分辨率
烘焙后会产生LightingData（灯光信息，匹配图片）
光照贴图

批处理
1、DrawCall（绘制调用Draw Call）：每次引擎准备数据（顶点信息，不是面数信息）并通知GPU的过程。通俗讲，每帧调用显卡渲染物体的次数。CPU每帧调用图形学接口，由图形学接口通知GPU做图形渲染的过程。DrawCall变多，CPU每帧调用的次数变多，帧率（FPS每秒帧数）变少，卡顿现象的。<
cc1d
span class="s1">决定一个DrawCall的是资源，一个图片资源放到多个场景物体中不会增加DrawCall。
2、DrawCall位置：游戏运行时看Statics：，
为优化的DrawCall数。Profiler面板中的Total Batches的数据才是准确的DrawCall数。
3、DrawCall的优化（又称为批处理），分为两种：静态（Batching）批处理、动态(Dynamic)批处理。动态批处理：可以将符合批处理原则的模型合并，合并后这些模型的DrawCall为一个。 Batched
DrawCalls参与动态批处理的物体数量（合并的DrawCall数量），Bacthes降低DrawCall的两种方式：精灵打包、图集。【注意：贴图不影响DrawCall，一个模型更换贴图DrawCall不变，材质才影响DrawCall，给一个Cube加多维子材质，每个面有一个Standard材质，则场景中因为Cube存在增加6个DrawCall】
3.1动态批处理的条件：并不是所有的模型都可以参与动态批处理，不是所有的模型都符合动态批处理条件。满足动态批处理的条件：
①场景中存在摄像机；
②模型的顶点数在300个顶点以内。
③与材质的Shader有关，如果材质的Shader是单通道，则可以参与动态批处理，如果是多通道，则不参与动态批处理。（一个Pass占用一个DrawCall，至少要开启一个通道才能将模型渲染出来，最基础的是漫反射通道（Base
Map占用），如果给模型添加了反射、折射、透明、高光等贴图，则Shader中开启对应通道，则不能开启动态批处理，与模型中材质的个数无关，与每个材质中是否有多通道有关）；
④Transform组件中的Scale会影响批处理，Rotate、Position不会影响批处理。模型的缩放在不同的Unity版本中会有影响，如果模型的缩放倍数不是很大的话可以参与批处理，倍数过大可能就不能参与批处理。
⑤如果一个模型标记为静态，无论什么类型的静态，则不能参与动态批处理；
⑥只有用Mesh Renderer渲染显示的模型才能参与动态批处理，Skinned Mesh Renderer渲染显示的模型不能参与动态批处理。
⑦Unity中提供的模型与3Ds Max中的模型不能一同参与动态批处理，即使使用同样的材质。所以项目中不要用Unity自带的模型。只要用同一个材质，即使网格不相同，只要顶点数少于300，也能一同参与动态批处理。
3.2、静态批处理满足的条件：
①模型必须是静态的才可以参与批处理。
②顶点数无要求。
③对通道无要求，多通道也可以参与静态批处理；
④参与灯光烘焙的模型（标记为静态）也可以用静态批处理；
⑤网格渲染组件也必须是Mesh Renderer;
⑥Transform组件也不影响静态批处理（缩放范围别过大即可）。
3.3、遇到模型顶点数很多的时候需要用动态批处理的做法：
①将模型打散成多个子物体，每个子物体的定点数小于300；
②利用多维子材质，给模型的所有子物体赋同一个多维子材质球，每一个材质球的都为单通道的即可。
3.4、当场景中有多类武器，每类武器会同时在场景中存在多个的情况时，就可以利用动态批处理。
3.5、批处理只能降低DrawCall不能降低CPU计算的顶点数。不能光盯着DrawCall的优化，要兼顾顶点的优化，顶点数多CPU计算量同样会上升。
3.3、天空盒占用一个DrawCall，因为天空盒的CubeMap用了一个单通道的Shader。
3.4静态物体不能动态加载。
4、什么情况下需要把小图的标签设置为一个（打包）：图片的类型、压缩方式、透明、是否在同一个界面等可以放到一张大图中。如果一张图片在几个界面都用，不如不打包这张图片了，Unity打包策略：尽量将所有图放到一张大图中，图片过多放到多个包中。
5、图集：
6、因为每一个小方格都有单独，单独做成类。
7、读取单个精灵用Load，读取精灵图集用LoadAll。
8、所有数据中，能快速定位数据的为字典集合，比数组快多了。