前言

Unity在運(yùn)行時(shí)可以將一些物體進(jìn)行合并，從而用一個(gè)繪制調(diào)用來(lái)渲染他們。這一操作，我們稱(chēng)之為“批處理”，能得到越好的渲染性能。

Unity中內(nèi)建的批處理機(jī)制所達(dá)到的效果要明顯強(qiáng)于使用幾何建模工具的批處理效果，因?yàn)?，Unity引擎的批處理操作是在物體的可視裁剪操作之后進(jìn)行的，處理的幾何信息少很多。

材質(zhì)

只有擁有相同材質(zhì)的物體才可以進(jìn)行批處理，因此，你需在程序中盡可能多地復(fù)用材質(zhì)。如果你的兩個(gè)材質(zhì)僅僅是紋理不同，那么你可通過(guò)紋理拼合來(lái)將這兩張紋理拼合成一張大的紋理，這樣，你就可以使用這個(gè)單一材質(zhì)來(lái)替代之前的兩個(gè)材質(zhì)了。

如果你要通過(guò)腳本來(lái)訪(fǎng)問(wèn)復(fù)用材質(zhì)屬性，那么值得注意：改變Renderer.material將會(huì)造成一份材質(zhì)的拷貝，因此，你應(yīng)該使用Renderer.sharedMaterial來(lái)保證材質(zhì)的共享狀態(tài)。

動(dòng)態(tài)批處理

如果動(dòng)態(tài)物體共用著相同的材質(zhì)，那么Unity會(huì)自動(dòng)對(duì)這些物體進(jìn)行批處理，動(dòng)態(tài)批處理操作是自動(dòng)完成的，并不需要你進(jìn)行額外的操作。

Dynamic Batching啟用時(shí)，Unity將嘗試自動(dòng)批量移動(dòng)物體到一個(gè)Draw Call中。要使物體可以被動(dòng)態(tài)批處理，它們應(yīng)該共享相同的材質(zhì)，但是還有一些其他約束條件：

批處理動(dòng)態(tài)物體需要在每個(gè)頂點(diǎn)上進(jìn)行一定的開(kāi)銷(xiāo)，所以動(dòng)態(tài)批處理僅支持小于900頂點(diǎn)的網(wǎng)格物體；如果你的著色器使用頂點(diǎn)位置，法線(xiàn)和UV值三種屬性，那么你只能批處理300頂點(diǎn)以下的物體；如果你的著色器需要使用頂點(diǎn)位置，法線(xiàn)，UV0，UV1和切向量，那你只能批處理180頂點(diǎn)以下的物體。

盡量不要使用縮放尺度（scale）。分別擁有縮放尺度(1,1,1)和(2,2,2)的兩個(gè)物體將不會(huì)進(jìn)行批處理；統(tǒng)一縮放尺度的物體不會(huì)與非統(tǒng)一縮放尺度的物體進(jìn)行批處理。使用縮放尺度(1,1,1)和 (1,2,1)的兩個(gè)物體將不會(huì)進(jìn)行批處理，但是使用縮放尺度(1,2,1)和(1,3,1)的兩個(gè)物體將可以進(jìn)行批處理。

擁有光照貼圖的物體有其他渲染器參數(shù)，例如光照貼圖索引或光照貼圖的偏移與縮放。一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)光照貼圖的游戲?qū)ο髴?yīng)該指向完全相同的光照貼圖的位置。

多通道(Pass)的shader會(huì)妨礙批處理操作。比如，幾乎unity中所有的著色器在前向渲染中都支持多個(gè)光源，并為它們有效地開(kāi)辟多個(gè)通道，這就會(huì)要求額外的渲染次數(shù)，所以繪制 “額外的每像素?zé)簟睍r(shí)不會(huì)被批處理。

靜態(tài)批處理

為了更好地使用靜態(tài)批處理，你需要明確指出哪些物體是靜止的，并且在游戲中永遠(yuǎn)不會(huì)移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)和縮放。想完成這一步，你只需要在檢測(cè)器（Inspector）中將Static復(fù)選框打勾即可。只要這些物體不移動(dòng)，并且擁有相同的材質(zhì)。因此，靜態(tài)批處理比動(dòng)態(tài)批處理更加有效，你應(yīng)該盡量低使用它，因?yàn)樗枰俚腃PU開(kāi)銷(xiāo)。

使用靜態(tài)批處理操作需要額外的內(nèi)存開(kāi)銷(xiāo)來(lái)儲(chǔ)存合并后的幾何數(shù)據(jù)。在靜態(tài)批處理之前，如果一些物體共用了同樣的幾何數(shù)據(jù)，那么引擎會(huì)在編輯以及運(yùn)行狀態(tài)對(duì)每個(gè)物體創(chuàng)建一個(gè)幾何數(shù)據(jù)的備份。這并不總是一個(gè)好的想法，因?yàn)橛袝r(shí)候，將不得不犧牲一點(diǎn)渲染性能來(lái)防止一些物體的靜態(tài)批處理，從而保持較少的內(nèi)存開(kāi)銷(xiāo)。比如，將濃密森里中樹(shù)設(shè)為Static，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的內(nèi)存開(kāi)銷(xiāo)。這就是空間和時(shí)間上的相愛(ài)相殺。

最后，如果場(chǎng)景自帶靜態(tài)物體，會(huì)合并批次，這個(gè)大家都知道；如果靜態(tài)物體是場(chǎng)景加載后再讀取預(yù)制體動(dòng)態(tài)加載進(jìn)去的，就不會(huì)自動(dòng)合并批次，需要你加載完后調(diào)一下手動(dòng)合并批次的接口，StaticBatchingUtility.Combine 合并。

補(bǔ)充：在Unity3D中的渲染優(yōu)化-批處理技術(shù)

在Unity3D中，常用的減少Draw call的優(yōu)化技術(shù)就是批處理技術(shù)。批處理的原理是減少每一幀需要的Draw call數(shù)目。為了把一個(gè)對(duì)象渲染到屏幕上，CPU需要檢查哪些光源影響了該物體，綁定shader并設(shè)置它的參數(shù)，再把渲染命令發(fā)送給GPU。當(dāng)場(chǎng)景中包含了大量的對(duì)象時(shí)，這些操作就會(huì)非常耗時(shí)。例如，如果我們需要渲染一千個(gè)三角形，把它們按一千個(gè)單獨(dú)的網(wǎng)格進(jìn)行渲染所花費(fèi)的時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于渲染一個(gè)包含一千個(gè)三角形的網(wǎng)格。在這兩種情況下，GPU的性能消耗其實(shí)并沒(méi)有多大的區(qū)別，但CPU的draw call數(shù)目就會(huì)成為性能瓶頸。因此，批處理的思想很簡(jiǎn)單，就是在每次調(diào)用draw call時(shí)盡可能多地處理多個(gè)物體。

使用同一材質(zhì)的物體可以進(jìn)行批處理，因?yàn)閷?duì)于使用同一材質(zhì)的物體，它們之間的不同僅僅在于頂點(diǎn)數(shù)據(jù)的差別。我們可以把這些頂點(diǎn)數(shù)據(jù)合并在一起，再一起發(fā)送給GPU，這樣就可以完成一次批處理。

在Unity中支持兩種類(lèi)型的批處理，一種是動(dòng)態(tài)批處理，另一種是靜態(tài)批處理。對(duì)于動(dòng)態(tài)批處理來(lái)說(shuō)，優(yōu)點(diǎn)是一切處理Unity自動(dòng)完成的，不需要我們做任何操作，而且物體可以是移動(dòng)的，缺點(diǎn)是限制有很多，可能一不小心就會(huì)破壞了這種機(jī)制，導(dǎo)致Unity無(wú)法動(dòng)態(tài)批處理一些使用了相同材質(zhì)的物體。而對(duì)于靜態(tài)批處理來(lái)說(shuō)，它的優(yōu)點(diǎn)是自由度很高，限制很少；但缺點(diǎn)是可能會(huì)占用更多的內(nèi)存，而經(jīng)過(guò)靜態(tài)批處理后的所有物體都不可以再移動(dòng)了（即便在腳本中嘗試改變物體的位置也是無(wú)效的）。

Unity3D中的動(dòng)態(tài)批處理技術(shù)

動(dòng)態(tài)批處理的原理是，每一幀把可以進(jìn)行批處理的模型網(wǎng)格進(jìn)行合并，再把合并后的模型數(shù)據(jù)傳遞給GPU，然后使用同一個(gè)材質(zhì)對(duì)其渲染。除了實(shí)現(xiàn)方便，動(dòng)態(tài)批處理的另一個(gè)好處就是，經(jīng)過(guò)批處理的物體仍然可以移動(dòng)，這是由于在處理每幀時(shí)Unity都會(huì)重新合并一次網(wǎng)格。

雖然Unity的動(dòng)態(tài)批處理不需要我們進(jìn)行任何額外工作，但只有滿(mǎn)足條件的模型和材質(zhì)才可以被動(dòng)態(tài)批處理。（需要注意的是，隨著Unity版本的變化，這些條件也有一些改變）這些條件限制是：

1.能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)批處理的網(wǎng)格的頂點(diǎn)屬性規(guī)模要小于900.例如，如果shader中需要使用頂點(diǎn)位置，法線(xiàn)和紋理坐標(biāo)這三個(gè)頂點(diǎn)屬性，那么要想讓模型能夠被動(dòng)態(tài)批處理，它的頂點(diǎn)數(shù)目不能超過(guò)300.需要注意的是，這個(gè)數(shù)字在未來(lái)有可能會(huì)發(fā)生變化，因此不要依賴(lài)這個(gè)數(shù)據(jù)。

2.一般來(lái)說(shuō)，所有對(duì)象都需要使用同一縮放尺度（可以是（1，1，1），（1，2，3），（1.5，1.4，1.3）等，但必須都一樣）。一個(gè)例外情況是，如果所有的物體都是用了不同的非統(tǒng)一縮放，那么他們也是可以被動(dòng)態(tài)批處理的。但在Unity5中，這種對(duì)模型縮放的限制已經(jīng)不存在了。

3.對(duì)于使用光照貼圖紋理的物體需要小心處理。這些物體需要額外的渲染參數(shù)，例如，在光照貼圖紋理上的索引和偏移量以及縮放信息等因此，為了讓這些物體可以被動(dòng)態(tài)批處理，我們需要保證它們指向光照貼圖紋理中的同一個(gè)位置。

4.有多個(gè)Pass通道的shader會(huì)中斷批處理。在前向渲染中，我們有時(shí)需要使用額外的Pass來(lái)為模型添加更多的光照效果，但這樣一來(lái)模型就不會(huì)被動(dòng)態(tài)批處理了。

Unity3D中的靜態(tài)批處理技術(shù)

靜態(tài)批處理的實(shí)現(xiàn)原理是，只在運(yùn)行的開(kāi)始階段，把需要進(jìn)行靜態(tài)批處理的模型合并到一個(gè)新的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中，這意味著這些模型不可以在運(yùn)行時(shí)刻被移動(dòng)。但由于它只需要進(jìn)行一次合并操作，因此比動(dòng)態(tài)批處理更加高效。但靜態(tài)批處理的缺點(diǎn)是需要占用更多的內(nèi)存來(lái)存儲(chǔ)合并后的幾何結(jié)構(gòu)。這時(shí)因?yàn)椋绻陟o態(tài)批處理前一些物體共享了相同的網(wǎng)格，那么在內(nèi)存中每一個(gè)物體都會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)該網(wǎng)格的復(fù)制品，即一個(gè)網(wǎng)格會(huì)變成多個(gè)網(wǎng)格再發(fā)送給GPU。如果這類(lèi)使用相同網(wǎng)格的對(duì)象很多，那么這就會(huì)成為一種性能瓶頸了。例如，如果在一個(gè)使用了1000個(gè)相同樹(shù)模型的森林中使用靜態(tài)批處理，那么就會(huì)多使用1000倍的內(nèi)存，這會(huì)造成嚴(yán)重的內(nèi)存影響。這時(shí)的解決方法就是要么忍受這種犧牲內(nèi)存換取性能的方法，要么不要使用靜態(tài)批處理，而使用動(dòng)態(tài)批處理技術(shù)（但要小心控制模型的頂點(diǎn)屬性數(shù)目），或者自己編寫(xiě)批處理方法。

在Unity中使用靜態(tài)批處理的方法是，在場(chǎng)景中選中需要靜態(tài)批處理的物體，在其Inspector面板的右上角勾選上Batching static靜態(tài)屬性。在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)上，Unity首先把這些靜態(tài)物體變換到世界空間下，然后為它們構(gòu)建一個(gè)更大的頂點(diǎn)和索引緩存，對(duì)于使用同一材質(zhì)的物體。Unity只需要調(diào)用一個(gè)drawcall就可以繪制全部物體。而對(duì)于使用不同材質(zhì)的物體，靜態(tài)批處理同樣可以提升渲染性能。盡管這些物體仍然需要調(diào)用多個(gè)draw call，但靜態(tài)批處理可以減少這些draw call之間的狀態(tài)切換，而這些切換往往是費(fèi)時(shí)的操作。

我們可以在Unity的分析器中觀(guān)察到應(yīng)用靜態(tài)批處理前后VBO total（Vertex Buffer Object，頂點(diǎn)緩存對(duì)象）的變化。在一些物體共享了相同的網(wǎng)格的情況下，我們可以看到這些物體在使用了靜態(tài)批處理技術(shù)后，VBO total的數(shù)目變大了，這正是因?yàn)殪o態(tài)批處理會(huì)占用更多內(nèi)存的緣故。正如上面所講，靜態(tài)批處理需要占用更多的內(nèi)存來(lái)存儲(chǔ)合并后的幾何結(jié)構(gòu)，如果一些物體共享了相同的網(wǎng)格，那么在內(nèi)存中每個(gè)物體都會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)該網(wǎng)格的復(fù)制品。

如果場(chǎng)景中包含了除了平行光以外的其他光源，并且在Shader中定義了額外的Pass來(lái)處理它們，這些額外的Pass部分是不會(huì)被批處理的，但是處理平行光的Base Pass部分仍然會(huì)被靜態(tài)批處理。

Unity3D中使用共享材質(zhì)

無(wú)論是動(dòng)態(tài)批處理還是靜態(tài)批處理，都要求模型之間需要共享同一個(gè)材質(zhì)。但不同的模型之間總會(huì)需要有不同的渲染屬性，例如，使用不同的紋理，顏色等。這時(shí)我們需要一些策略來(lái)盡可能的合并材質(zhì)。

如果兩個(gè)材質(zhì)之間只有使用的紋理不同，我們可以把這些紋理合并到一張更大的紋理中，這張更大紋理被稱(chēng)為是一張圖集(atlas)。一旦使用了同一紋理，我們就可以使用同一材質(zhì)，再使用不同的采樣坐標(biāo)對(duì)紋理采樣即可。

但有時(shí)除了紋理不同外，不同的物體在材質(zhì)上還有一些微小的參數(shù)變化，例如，顏色不同，某些浮點(diǎn)屬性不同。但是，不管是動(dòng)態(tài)批處理還是靜態(tài)批處理，它們的前提都是使用同一個(gè)材質(zhì)。是同一個(gè)，而不是使用了同一shader的材質(zhì)，也就是說(shuō)它們指向的材質(zhì)必須是同一個(gè)實(shí)體。這意味著，只要我們調(diào)整了參數(shù)，就會(huì)影響到所欲使用這個(gè)材質(zhì)的對(duì)象。那么想要微小的調(diào)整怎么辦呢？一種常用的方法就是使用網(wǎng)格的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)來(lái)存儲(chǔ)這些參數(shù)（最常見(jiàn)的就是頂點(diǎn)顏色數(shù)據(jù)）。

經(jīng)過(guò)批處理后的物體會(huì)被處理成更大的VBO發(fā)送給GPU，VBO中的數(shù)據(jù)可以作為輸入傳遞給頂點(diǎn)著色器，因此，我們可以巧妙地對(duì)VBO中的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，從而達(dá)到不同效果的目的。一個(gè)例子就是，森林場(chǎng)景中的所有樹(shù)使用了同一材質(zhì)，我們希望它們可以通過(guò)批處理來(lái)減少draw call，但不同樹(shù)的顏色可能不同。這時(shí)，我們可以利用網(wǎng)格頂點(diǎn)的顏色數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整。

需要注意的是，如果我們需要在腳本中訪(fǎng)問(wèn)共享材質(zhì)，應(yīng)該使用Renderer.sharedMaterial來(lái)保證修改的是和其他物體共享的材質(zhì)，但這意味著修改會(huì)應(yīng)用到所有使用該材質(zhì)的物體上。另一個(gè)類(lèi)似的API是Renderer.material，如果使用Renderer.material來(lái)修改材質(zhì)，Unity會(huì)創(chuàng)建一個(gè)該材質(zhì)的復(fù)制品，從而破壞批處理在該物體上的應(yīng)用。

關(guān)于在Unity3D中使用批處理的注意事項(xiàng)：

1.盡可能的使用靜態(tài)批處理，但要時(shí)刻小心對(duì)內(nèi)存的消耗，并且記住經(jīng)過(guò)靜態(tài)批處理的物體不可以再被移動(dòng)。

2.如果無(wú)法進(jìn)行靜態(tài)批處理，而要使用動(dòng)態(tài)批處理的話(huà)，那么盡可能減少物體的數(shù)目并且讓這些物體包含少量的頂點(diǎn)屬性和頂點(diǎn)數(shù)目。

3.對(duì)于游戲中的小道具，例如可以撿拾的金幣等，可以使用動(dòng)態(tài)批處理。

4.對(duì)于動(dòng)畫(huà)的這類(lèi)物體，我們無(wú)法全部使用靜態(tài)批處理，但其中如果有不動(dòng)的部分，可以把這部分標(biāo)識(shí)成“Static”。

5.由于批處理需要把模型變換到世界空間下再合并它們，因此，如果shader中存在一些基于模型空間下坐標(biāo)的運(yùn)算，那么往往會(huì)得到錯(cuò)誤的結(jié)果。一個(gè)解決方法是，在shader中使用DisableBatching標(biāo)簽強(qiáng)制使該shader的材質(zhì)不會(huì)被批處理。

6.使用半透明材質(zhì)的物體通常需要使用嚴(yán)格的從后往前的繪制順序來(lái)保證透明混合的正確性。這意味著，當(dāng)繪制順序無(wú)法滿(mǎn)足時(shí)，批處理無(wú)法在這些物體上被成功地應(yīng)用。

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教。