演講內(nèi)容

大家好，我叫徐宇峰，負(fù)責(zé)《球球大作戰(zhàn)》的性能優(yōu)化。

《球球大作戰(zhàn)》現(xiàn)在擁有五億多的玩家，為了吸引如此龐大的玩家群體，我們提供給玩家更炫更酷的皮膚，這些美輪美奐的皮膚，讓《球球大作戰(zhàn)》的游戲畫面更加絢麗多彩，但隨著皮膚日益精致，性能問題開始日益突出。
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我們的皮膚正面看起來(lái)很簡(jiǎn)單，從側(cè)面看，皮膚由精美模型與很多特效層組合而成。

皮膚的材質(zhì)大部分為半透明。大量的半透明材質(zhì)無(wú)法合批渲染，導(dǎo)致單套皮膚Draw Calls達(dá)到82個(gè)，面數(shù)1.1萬(wàn)以及骨骼40個(gè)。
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《球球大作戰(zhàn)》最核心技能就是分身吃球，而當(dāng)玩家分身之后，Draw Calls更是暴漲，游戲中玩家最大16分身時(shí)，Draw Calls有820多，面數(shù)達(dá)17.7萬(wàn)。
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在實(shí)際游戲中，多玩家多皮膚分身后，Draw Calls經(jīng)常能輕松過(guò)千，下面視頻是我們內(nèi)部的極限測(cè)試版情況。

大家能看到，Draw Calls最低有400-500，最高達(dá)到2000多,如此高的Draw Calls導(dǎo)致游戲的幀率急劇下降，卡頓嚴(yán)重。而球球作為一款競(jìng)技游戲，性能與體驗(yàn)至關(guān)重要。
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我們團(tuán)隊(duì)采用各種優(yōu)化方法：
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• 模型貼圖合并：模型與貼圖盡可能的合并在一起，利用Unity的動(dòng)態(tài)合批渲染，減少Draw Calls。
• 減少半透明材質(zhì)：半透明會(huì)帶來(lái)融合運(yùn)算，其次重疊的半透明物體無(wú)法合批渲染，導(dǎo)致Draw Calls增加。
• 減少粒子系統(tǒng)：粒子會(huì)增加CPU運(yùn)算，還會(huì)增加Draw Calls，每套皮膚的粒子數(shù)量我們控制在40個(gè)以內(nèi).
• LOD系統(tǒng)
• 降低分辨率：皮膚的貼圖普遍采用512k，部分貼圖在低端機(jī)器上降低到256k。

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我們來(lái)看看優(yōu)化對(duì)比。

下面視頻是一個(gè)LOD系統(tǒng)的效果對(duì)比，左邊是高性能機(jī)型高畫質(zhì)，右邊是低端機(jī)型流暢畫質(zhì)。左右相互對(duì)比可以看到，右邊的皮膚少了些特效與動(dòng)畫，貼圖分辨率也相應(yīng)降低。

通過(guò)以上優(yōu)化，游戲性能大約提升52%，但畫面品質(zhì)同樣遭受損失，在中低端機(jī)器上尤為明顯，這點(diǎn)很容易引起玩家的不滿。

美術(shù)團(tuán)隊(duì)也希望所有機(jī)型，畫面盡可能的完美，并且過(guò)少Draw Calls極大限制了美術(shù)的高水平發(fā)揮。
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《球球大作戰(zhàn)》優(yōu)化的難點(diǎn)是皮膚分身后Draw Calls暴漲的問題。

我們想到用RenderTexture來(lái)降低Draw Calls峰值，但皮膚有太多半透明，渲染管線中對(duì)于透明相關(guān)的處理是在管線后期進(jìn)行的。由于不同物體是按照順序渲染的，對(duì)透明的處理方式是混合，實(shí)際上就是shader輸出顏色與此像素位置已有顏色的合并過(guò)程。

下圖中的混合公式是Unity中最標(biāo)準(zhǔn)的混融模式Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha。
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假設(shè)將Camera背景的顏色設(shè)置為全黑色(0001)或全白色(1111)，分別進(jìn)行渲染，渲染后的顏色分別為Cblack、Cwhite，得到公式1和2。公式中藍(lán)色為已知數(shù)，紫色為未知數(shù)，2個(gè)公式可以求出2個(gè)未知數(shù)。

具體代碼請(qǐng)參考：

下面看看具體制作流程。
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我們把原資源用單相機(jī)渲染到RenderTexture，相機(jī)每幀切換黑白背景，形成連續(xù)序列幀，這是因?yàn)閱蝹€(gè)相機(jī)能節(jié)省更多的Draw Calls，但如果動(dòng)畫速度過(guò)快，就必須使用雙相機(jī)保證品質(zhì)。

RT經(jīng)過(guò)GPU做算法剔除，輸出到多張RenderTexture。RT我們采用512分辨率，一共40張，格式為ARGBHalf，真機(jī)占用內(nèi)存約為20兆，目前市面上主流手機(jī)內(nèi)存大部分為2G以上，所以內(nèi)存很充足。具體用到那種分辨率與RT數(shù)量的多少，需要根據(jù)不同機(jī)型做適當(dāng)調(diào)整。
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多張帶RT的RenderTexture組成一套序列幀，利用Plane切換RT做成序列幀動(dòng)畫。序列幀會(huì)循環(huán)渲染，從RT1渲染到40，再回到第1張。

Plane讀取RT時(shí)也是循環(huán)讀取，最后序列幀動(dòng)畫放到場(chǎng)景中與半透明背景，半透明皮膚以及UI等進(jìn)行融合。

下面我們來(lái)看看原資源與RT資源的實(shí)時(shí)效果對(duì)比。這是原素材與RenderTexture的實(shí)時(shí)效果對(duì)比，原素材由十幾層特效疊加，而RenderTexture只有單個(gè)面。

大家看看不同資源的效果對(duì)比，新技術(shù)首先必須保證美術(shù)品質(zhì)才能投入使用。
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在美術(shù)品質(zhì)保證后，再看看優(yōu)化前后Draw Calls對(duì)比。

當(dāng)分身不斷增加時(shí)，Draw Calls以線性增長(zhǎng)，大家可以看看下面的Draw Calls圖表，從最開始63暴漲至900多。

在RT模式下，分身的增加帶來(lái)Draw Calls的個(gè)位數(shù)增加，同時(shí)可以看到在RT模式下，因?yàn)槲覀兝枚鄰圧enderTexture，每個(gè)分身的動(dòng)畫幀是錯(cuò)開的，動(dòng)畫并不完全一樣。
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我們?cè)倏纯凑鏅C(jī)數(shù)據(jù)對(duì)比，測(cè)試平臺(tái)為普通千元機(jī)。

如下圖所示，左圖分身數(shù)從1至16，普通模式Draw Calls從63暴漲至917，翻了14.5倍，每一次分身數(shù)量的翻倍都讓Draw Calls劇烈變化。而RT模式從64到83只增加19個(gè)。

有圖CPU消耗圖，在RT模式下，CPU的消耗非常平穩(wěn)，而普通模式最大分身時(shí)消耗已經(jīng)翻倍。
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再來(lái)看看FPS與內(nèi)存消耗。

如下圖所示，手機(jī)號(hào)碼幀率在普通模式下，16分身幀率已經(jīng)降低到25，加上UI與其它邏輯消耗，已經(jīng)產(chǎn)生游戲卡頓。而RT模式幀率非常平穩(wěn)。

內(nèi)存方面因?yàn)镽T用了40張16位的512貼圖，內(nèi)存大約多20MB，這是RT模式唯一消耗點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用中我們會(huì)根據(jù)機(jī)器的內(nèi)存容量，控制RT的數(shù)量與分辨率。

《球球大作戰(zhàn)》同屏有上千物體，每幀數(shù)千個(gè)物體的位置、大小、動(dòng)畫、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)等伴隨著產(chǎn)生大量邏輯運(yùn)算。

主要邏輯有：
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• 利用插值函數(shù)使物體的移動(dòng)更加平滑。
• 玩家吃球后重量會(huì)增加：根據(jù)重量來(lái)計(jì)算球的尺寸與前后位置，尺寸越大物體越靠近攝像機(jī)。
• AI狀態(tài)機(jī)：玩家根據(jù)游戲狀態(tài)，如二個(gè)玩家距離接近時(shí)，會(huì)播放調(diào)侃動(dòng)畫，吃掉其他玩家時(shí)播放炫耀動(dòng)畫；
• 相機(jī)視野計(jì)算：玩家所有球的數(shù)量與尺寸變化，都伴隨著相機(jī)位置與FOV調(diào)整，每個(gè)分身必須在相機(jī)視野內(nèi)，最大分身盡可能處于屏幕中心；
• 其它邏輯：還有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)解壓縮、解密、背景迷霧、UI運(yùn)算等。

以上這么多的實(shí)時(shí)運(yùn)算量會(huì)對(duì)CPU產(chǎn)生巨大壓力。
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我們利用Unity 2018的ECS系統(tǒng)，把所有邏輯做分類，純邏輯運(yùn)算做成PureECS，其他部分做成HybridECS。數(shù)千物體的邏輯運(yùn)算，盡可能分配到多個(gè)核心。

這極大的提升游戲性能，并且更快更復(fù)雜的運(yùn)算讓物體的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)更加平滑和細(xì)膩，增強(qiáng)游戲的用戶體驗(yàn)。
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上述的優(yōu)化方法，部分處于《球球大作戰(zhàn)》的試用階段，我們一直都在不斷嘗試和創(chuàng)新，使用各種優(yōu)化方式，讓《球球大作戰(zhàn)》擁有更好的用戶體驗(yàn)，并不斷煥發(fā)新的活力！

我的演講到此結(jié)束，謝謝大家。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的《球球大作战》游戏优化之路（下）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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