怎么使用Unity的SRP Batcher提高渲染效率？

怎么使用Unity的SRP Batcher提高渲染效率？

在现代游戏开发中，渲染效率至关重要。Unity的SRP Batcher是一个强大的工具，可以显著提高渲染效率，尤其是在使用Unity的可编程渲染管线（SRP）时。本文将深入探讨SRP Batcher的工作原理，以及如何有效地利用它来优化游戏性能。

SRP Batcher的核心思想是通过减少CPU和GPU之间的Draw Call数量来优化渲染过程。传统的渲染流程中，每个物体都需要单独发送一个Draw Call，包含网格数据、材质属性等信息。当场景中存在大量相似的物体（例如，使用相同材质的不同模型），每个Draw Call都需要进行重复的状态设置，导致大量的CPU开销。SRP Batcher通过将多个Draw Call合并成一个更大的Batch，极大地减少了CPU开销，从而提升渲染性能。

SRP Batcher之所以能够实现这种优化，关键在于它对材质和Shader的特殊处理。它要求参与Batching的物体必须使用兼容的材质和Shader，这意味着这些材质的属性必须以某种方式存储在统一的数据结构中，以便一次性发送给GPU。SRP Batcher使用两种主要的技术来实现这一点：

1. **共享Shader Variants：** SRP Batcher要求所有参与Batching的物体使用相同的Shader Variants。Shader Variants是指在编译Shader时，根据不同的关键字（keywords）和Pass Type生成的不同版本的Shader。确保所有物体使用相同的Shader Variants，可以避免在不同Draw Call之间切换Shader Variant，从而减少GPU状态切换的开销。

2. **使用MaterialPropertyBlock：** 虽然所有物体需要共享相同的Shader Variants，但它们通常需要具有不同的材质属性，例如颜色、纹理偏移等。为了支持这种情况，SRP Batcher使用了`MaterialPropertyBlock`。`MaterialPropertyBlock`允许在每个物体上覆盖一部分材质属性，而无需创建新的材质实例。这些属性值会存储在一个单独的缓冲区中，并在Draw Call时与Shader一起发送给GPU。

那么，如何才能充分利用SRP Batcher的优势呢？以下是一些关键策略：

**1. 优化材质和Shader：**

* **尽可能使用相同的材质：** 这是提高SRP Batcher效率的最直接方法。对于使用相同视觉效果但具有不同颜色的物体，可以使用`MaterialPropertyBlock`来改变颜色，而不是为每个物体创建新的材质实例。

* **简化Shader：** 复杂的Shader通常包含大量的计算和纹理采样，这会降低渲染性能。尽量简化Shader，移除不必要的计算，并优化纹理采样方式。

* **使用Shader Keywords进行材质变体：** 如果需要根据不同的配置来调整材质效果，可以使用Shader Keywords来创建Shader Variants。确保尽可能减少Shader Variants的数量，避免过度编译Shader，并影响渲染性能。使用Shader Graph的开关节点也可以实现类似的效果，并且更易于管理。

* **避免使用动态Batching：** 动态Batching主要针对小型网格，但它有自身的局限性，并且与SRP Batcher不兼容。尽量避免使用动态Batching，转而使用SRP Batcher或静态Batching。

**2. 使用`MaterialPropertyBlock`：**

* **动态修改材质属性：** 当需要动态修改材质属性时，使用`MaterialPropertyBlock`可以避免创建新的材质实例，从而保持Batching的有效性。例如，可以使用`MaterialPropertyBlock`来改变物体的颜色、纹理偏移或法线贴图。

* **在代码中设置属性：** 通过`Renderer.GetPropertyBlock()`和`Renderer.SetPropertyBlock()`方法，可以在代码中获取和设置`MaterialPropertyBlock`。这使得可以灵活地控制每个物体的材质属性，而无需修改原始材质。

**3. 静态Batching：**

* **对于静态物体使用静态Batching：** 如果场景中存在大量的静态物体（例如，建筑物、地形），可以使用静态Batching将它们合并成一个更大的网格。静态Batching可以进一步减少Draw Call数量，并提高渲染效率。注意，静态Batching只能应用于静态物体，并且会增加内存占用。

**4. 减少Shader Variants：**

* **控制Keyword数量：** 避免使用过多的Shader Keywords，因为每个Keyword都会生成一个Shader Variant。尽量将相关的Keyword组合在一起，或者使用其他的技术来替代Keyword，例如纹理查找或颜色混合。

* **使用Shader Stripping：** Unity提供了Shader Stripping功能，可以移除未使用的Shader Variants，减少Shader编译时间和运行时内存占用。可以通过`GraphicsSettings.shaderStrippingLevel`属性来控制Shader Stripping的级别。

**5. SRP Batcher的局限性：**

* **不支持不同类型的光照模式：** 如果场景中使用了多种光照模式（例如，Vertex Lit和Forward Rendering），那么只有使用相同光照模式的物体才能进行Batching。

* **不支持某些类型的Shader：** 某些复杂的Shader（例如，包含大量计算或纹理采样的Shader）可能无法进行Batching。在这种情况下，需要对Shader进行优化，或者使用其他的技术来提高渲染效率。

* **需要额外的内存：** 虽然SRP Batcher可以减少CPU开销，但它需要额外的内存来存储材质属性和Shader Variants。在内存受限的平台上，需要权衡性能和内存占用。

总而言之，SRP Batcher是提高Unity游戏渲染效率的强大工具。通过优化材质和Shader，使用`MaterialPropertyBlock`，进行静态Batching，并减少Shader Variants，可以最大限度地利用SRP Batcher的优势，从而提升游戏性能。了解SRP Batcher的局限性，并根据实际情况选择合适的优化策略，才能取得最佳的渲染效果。