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unity 渲染性能分析工具

暮志未晚Webgl 2023-06-30 09:27:50

简介unity 渲染性能分析工具

目标

既然要优化，肯定要有个目标：
pc上一般要求：一秒渲染60帧
移动端：一秒渲染30帧
这应该是最低的要求，如果游戏运行时，游戏帧率有变化，人眼能够明显的感觉到帧率下降。
优化的首要规则是找到性能问题的所在。
一般出现问题不是在cpu就是gpu。

profiler

unity内置了性能检测工具，
在这里插入图片描述
可以在Window->Analysis->Profiler 打开，由于在编辑器内调试准确率有问题，一般推荐打包调试

打包调试记得开启调试模式，并开启自动连接调试器并支持深度调试，这样等打包完成自动打开场景时，unity会自动连接profiler，省得我们自己去连接。
在这里插入图片描述
上图为跑了一些帧后的每帧时间占用。

我们还可以在这里切换成Hierarchy模式查看每个函数列表耗时。当你选择函数时，上面图标也会高亮相关内容。

这一块可以看到每一部分占用的时间，左侧为什么类型，右侧是占用时间的变化，点击选择一帧。
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在下面会看主要分了三大部分，这一帧总耗时16.74ms
左侧是代码逻辑部分占用时间，我这个测试项目没有多少逻辑占用，所以性能占用很少。中间这一部分是调用渲染占用时间，可以看到占用了2.15ms，然后是最后的同步占用时间13.61ms。相当于电脑可以一直按满帧率去跑。
如果脚本的问题话，需要让程序去排查，TA一般需要查看右边的两部分问题。
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多线程的我们还可以看到渲染线程给我们分出来了，让我们查看渲染线程做的操作。灰色的部分是在等待主线程耗时上面会显示Gfx.WaitForGfxCommandsFromMainThread，而蓝色部分为实际渲染时的批次提交耗时。而在urp渲染管线，后处理的操作是在主线程做的。
在这里插入图片描述
上图可以看到，应该是我开启了垂直同步，导致同步时间过长，如果在排查问题，推荐将垂直同步关闭。让其使用最大性能运算。

上图为关闭了垂直同步后的视图，为每帧真实的渲染时间。但是你看画面会有撕裂感，这也是垂直同步带来的好处，调试时，我们是可以关闭的。

每帧渲染

在cpu上，每帧需要处理的事情：

逻辑相关：脚本，物理，动画
渲染：剔除，排序，绘制
- DrawCall包含了单个玩个的数据以及相关的渲染信息纹理矩阵等，然后提交渲染的命令
- SetPassCall用来设置用于渲染网格材质的所有渲染状态数据，
- Batches是包含了一个共享顶点和索引的缓冲区数据包，不用提交顶点数据，速度很快，批处理的意义在于减少了渲染状态的切换，它不能减少DrawCall，但是可以减少其它状态的切换，相对来说调用DrawCall的耗时比SetPassCall耗时更少。
同步：同步的问题一般会有垂直同步和帧率限制的问题，同步时都会有等待的状态，
- 垂直同步是在你的渲染帧率高于屏幕显示器最高帧率时，它会自动限制帧率和显示器保持同步。
- 帧率限制也是为了保证每秒的帧率平衡，不产生撕裂感。
- 如果同步里出现WaitForTargetFPS，是因为垂直同步的问题，调试时不建议开启。
- 如果出现GfxDeviceD3D11.WaitForLastPresent，表明CPU所有线程已经完成任务，正等待CPU，可能存在gpu性能瓶颈。
- 如果出现Gfx.WaitForPresentOnGfxThread，表示主线程已经完成非渲染任务，正在等待渲染线程，但渲染线程尚未完成。1. 若此时渲染线程正在进行Camera.Render，并且Camera.Render耗时过高，则表明性能瓶颈在cpu端渲染部分。2. 若此时渲染线程正在进行Gfx.PresentFrame，则表明性能瓶颈在gpu端。

在gpu上，影响gpu渲染效率的是像素填充率（filling rate），填充率=屏幕像素Shader复杂度Overdraw，可以影响到效率的主要内容有：

屏幕分辨率
后处理效果
Shader复杂度
Overdraw 重复绘制，指屏幕的同一像素进行多次绘制，一般是因为
带宽瓶颈：内存带宽是指gpu可以读取和写入内存的速率。当gpu当前渲染数量太大，内存无法及时传输给gpu，会造成等待耗时。常见情况在延迟渲染中常驻Gbuffer及各种缓冲区和RT，占用内存非常大，并且一直在读写。移动平台gpu的带宽性能和纹理处理能力比较低，需要注意此问题，这也是移动端很少使用延迟渲染的原因。
同屏三角面数，顶点数，为什么顶点的影响小，可以这样计算，一张1k的图片就是一百万个像素，而一百万个顶点的模型我们很少用。
总结一下：区分问题哪里的问题看同步的那几个函数，而在gpu上，主要看像素的计算量，屏幕分辨率是主要原因，屏幕像素渲染量是指数增加，后处理也是基于屏幕分辨率计算的，而半透明是因为模型所处的区域全部需要绘制，因为它的渲染顺序是基于相机的位置从远到近绘制的，没有被半透明遮挡的位置全部需要绘制。我们可以感觉到gpu上的计算量非常的大，毕竟每个像素都需要跑一次片元着色器内的内容。