簡(jiǎn)介

對(duì)于VR應(yīng)用來(lái)說(shuō)，如果想要讓用戶獲得好的用戶體驗(yàn)，特別是免除惡心眩暈的困擾，在VR開(kāi)發(fā)中進(jìn)行優(yōu)化是必不可少的，惟其如此才能達(dá)到我們期望的游戲運(yùn)行幀速。和其它平臺(tái)上的開(kāi)發(fā)不同，對(duì)VR應(yīng)用的優(yōu)化應(yīng)該在項(xiàng)目啟動(dòng)的前期就開(kāi)始，而且應(yīng)該貫穿始終，而不是像傳統(tǒng)項(xiàng)目那樣把優(yōu)化的工作留到最后去做。此外，在目標(biāo)設(shè)備上進(jìn)行實(shí)際測(cè)試也是非常有必要的。

相比非VR項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，VR項(xiàng)目是非常消耗計(jì)算資源的，其主要原因就是所有的畫(huà)面都必須為每只眼睛單獨(dú)渲染一次。因此，在開(kāi)發(fā)VR應(yīng)用的過(guò)程中需要時(shí)刻想到這些問(wèn)題。如果我們能在開(kāi)啟之前就想到這些問(wèn)題，那么會(huì)節(jié)省大量的時(shí)間。

對(duì)于移動(dòng)VR來(lái)說(shuō)，優(yōu)化工作就顯得尤為重要。不僅僅是因?yàn)橐\(yùn)行VR應(yīng)用，還因?yàn)橐苿?dòng)設(shè)備的運(yùn)算性能和散熱性相比桌面電腦來(lái)說(shuō)都要差上不少。

考慮到實(shí)現(xiàn)目標(biāo)幀速是如此重要，所有的優(yōu)化方法都必須考慮在內(nèi)。我們需要在所有可能的地方優(yōu)化項(xiàng)目代碼，關(guān)于優(yōu)化代碼，可以參考Unity的Unity - Manual: Optimizing Scripts。

Oculus的相關(guān)資源

在Oculus的官方網(wǎng)站上提供了大量關(guān)于如何優(yōu)化VR應(yīng)用的信息。

Unity Editor優(yōu)化工具

Unity提供了一系列有用的工具和方法，可以幫助我們來(lái)優(yōu)化VR內(nèi)容。

The Profiler

profiler可以幫助開(kāi)發(fā)者了解游戲中渲染每一幀所耗費(fèi)的時(shí)間，并將其分為CPU、渲染、內(nèi)存、音頻、物理引擎和網(wǎng)絡(luò)。學(xué)會(huì)如何使用Profiler對(duì)于檢測(cè)游戲運(yùn)行性能是至關(guān)重要的。

Frame Debugger

使用Frame Debugger可以讓我們凍結(jié)某一幀，然后通過(guò)單獨(dú)的draw調(diào)用來(lái)查看場(chǎng)景是如何生成的，然后來(lái)發(fā)現(xiàn)需要進(jìn)行優(yōu)化的地方。在這個(gè)過(guò)程中，我們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)渲染了一些不必要進(jìn)行渲染的對(duì)象，這樣可以大幅度降低每幀的draw 調(diào)用。

VR應(yīng)用優(yōu)化的基礎(chǔ)知識(shí)

考慮到對(duì)應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化是個(gè)龐大的話題，對(duì)不同的平臺(tái)有不同的要求，我們也提供了延伸閱讀的相關(guān)信息。

通常來(lái)收，現(xiàn)有應(yīng)用的優(yōu)化技巧對(duì)VR開(kāi)發(fā)也是適用的，因此這些知識(shí)也用得上。

Geometry（幾何體）

在VR應(yīng)用我們應(yīng)盡量刪除幾何體中用戶永遠(yuǎn)也不會(huì)注意到的面。我們沒(méi)必要在場(chǎng)景中渲染出用戶根本看不到的東西。比如，如果某個(gè)杯子背靠著墻壁，那么用戶可能永遠(yuǎn)也不會(huì)看到它的背面，因此我們可以不必顯示模型中的這些面。

對(duì)于3D美術(shù)設(shè)計(jì)人員，應(yīng)該盡可能的簡(jiǎn)化模型設(shè)計(jì)。根據(jù)目標(biāo)平臺(tái)的不同，我們可能會(huì)需要查看紋理細(xì)節(jié)，或許還會(huì)希望查看視差映射貼圖，和曲面細(xì)分。雖然這種方法可能會(huì)影響游戲性能，也可能對(duì)特定的平臺(tái)根本無(wú)法使用。

Overdraw

Overdraw可以讓開(kāi)發(fā)者查看哪些對(duì)象繪制在其它對(duì)象的頂部，但其實(shí)是在浪費(fèi)GPU時(shí)間。我們應(yīng)盡可能的減少使用overdraw。我們可以使用Scene View Control Bar來(lái)查看場(chǎng)景視圖中的overdraw。
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正常的著色視圖如下：
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啟用Overdraw之后的著色視圖：
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Level of Detail(LOD)細(xì)節(jié)層次

通過(guò)使用LOD，可以隨著物體和攝像機(jī)之間的距離來(lái)減少物體渲染的三角形數(shù)目。除非所有的物體都離攝像機(jī)同樣遠(yuǎn)，否則我們都可以使用LOD來(lái)減少硬件的負(fù)擔(dān)。我們可以添加一個(gè)LOD組件，然后對(duì)遠(yuǎn)離攝像機(jī)的物體提供低精度模型。
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使用Simplygon可以自動(dòng)完成對(duì)大多數(shù)asset的LOD預(yù)處理。

Draw Call 批處理

我們應(yīng)盡可能的通過(guò)Static Batching和Dynamic Batching來(lái)實(shí)現(xiàn)Draw Call 批處理。Draw Call批處理可以極大的提升游戲性能。具體請(qǐng)參考Unity官方指南的Draw Call Batching（。

Light mapping

盡可能減少動(dòng)態(tài)光照，盡量多使用光照烘焙，盡量避免實(shí)時(shí)陰影。

關(guān)于這部分的具體內(nèi)容，請(qǐng)參考Unity官方的Lighting and Rendering（Unity - Unity 5。

Light Probes

使用Light probes可以讓我們對(duì)場(chǎng)景中的光照點(diǎn)取樣，然后應(yīng)用到動(dòng)態(tài)物體上。使用light probes通常更快，而且也能產(chǎn)生絕佳的視覺(jué)效果。

Reflection Probes

Reflection probes可以保存其周圍的立方圖，從而實(shí)現(xiàn)真實(shí)反射效果，而且也會(huì)對(duì)游戲性能產(chǎn)生影響。需要注意的是，目前在VR中使用實(shí)時(shí)reflection probes會(huì)導(dǎo)致游戲性能大幅降低。

Occlusion Culling

Occlusion Culling（遮擋剔除）可以避免渲染那些不可見(jiàn)的物體。例如，如果玩家正處于某個(gè)房間中，而另外一個(gè)房間的門是關(guān)閉的，那么對(duì)玩家來(lái)說(shuō)另外一個(gè)房間中的所有物體都是不可見(jiàn)的，也就完全沒(méi)必要進(jìn)行渲染。

根據(jù)項(xiàng)目和目標(biāo)平臺(tái)的不同，我們可能會(huì)希望實(shí)現(xiàn)Occlusion Culling，從而大幅提升手游購(gòu)買平臺(tái)游戲性能。

下圖是一個(gè)frustum culling（視錐體剔除）的示例：

下圖是Occlusion Culling（遮擋剔除）的示例：
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Anti-Aliasing（抗鋸齒）

抗鋸齒對(duì)VR應(yīng)用來(lái)說(shuō)非常重要，因?yàn)槭褂眠@種技術(shù)可以讓圖像的邊緣顯得更加平滑，并減少毛邊線下。如果我們?cè)陧?xiàng)目中使用Forward Rendering，那么就需要在Quality Setting中啟用MSAA。而對(duì)于Gear VR項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，任何時(shí)候我們都需要啟用該選項(xiàng)。

當(dāng)然，在使用Deferred Rendering時(shí)我們無(wú)法啟用MSAA，此時(shí)需要啟用AntiAliasing作為后處理特效（所謂的“反走樣”），或者考慮使用SMAA。

這里提供了一個(gè)相關(guān)的示例。

GitHub - Chman/SMAA-Unity: A highly customizable implementation of Subpixel Morphological Antialiasing for Unity3D.?

Textures

通常來(lái)說(shuō)，在VR項(xiàng)目中我們應(yīng)盡可能的使用Texture Atlasing（紋理貼圖），以減少單獨(dú)紋理和材質(zhì)的使用量。

為簡(jiǎn)化和加速這個(gè)過(guò)程，我們可以考慮使用MeshBaker來(lái)烘焙游戲中所使用的紋理、模型和材質(zhì)。

在Oculus Connect 2開(kāi)發(fā)者大會(huì)上，來(lái)自Turbo Button的Holden曾分享過(guò)優(yōu)化應(yīng)用以及使用MeshBaker的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

有一點(diǎn)需要注意的是，在VR項(xiàng)目中normal maps看起來(lái)效果并不好，因此我們應(yīng)該避免使用。）。

Shaders

在VR項(xiàng)目中，我們應(yīng)盡可能使用最基本的shader。在Gear VR上，我們可能會(huì)需要考慮使用不那么消耗資源的Mobile>Unlit(Supports Lightmap) shader，并使用lightmap來(lái)給場(chǎng)景提供光照。

Fullscreen Effects（全屏特效）

對(duì)VR項(xiàng)目來(lái)說(shuō)Fullscreen Effects過(guò)于奢侈，因此我們應(yīng)在Gear VR項(xiàng)目中完全避免使用。

Quality Settings

Quality Settings中的選項(xiàng)將直接影響項(xiàng)目的視覺(jué)效果。通過(guò)調(diào)整這些屬性，可以某種程度的提升游戲性能，當(dāng)然代價(jià)就是犧牲了部分視覺(jué)效果。

RenderScale

調(diào)整VRSetting.renderScale可以犧牲畫(huà)質(zhì)換取更高的游戲性能。具體可以參考本系列教程的第二篇。

Asynchronous Loading

為了提升性能，我們可以考慮把游戲場(chǎng)景分成諸多小的場(chǎng)景。不過(guò)這樣做需要注意的是，在加載下一個(gè)場(chǎng)景的內(nèi)容時(shí)，應(yīng)該避免鎖定對(duì)頭部的跟蹤，以免產(chǎn)生nausea惡心現(xiàn)象。

為避免出現(xiàn)這種情況，我們可以考慮設(shè)計(jì)一個(gè)允許頭部運(yùn)動(dòng)跟蹤的加載場(chǎng)景，讓游戲異步加載新的場(chǎng)景，具體的方法是使用SceneManager.LoadSceneAsync。

示例場(chǎng)景中所用到的優(yōu)化技巧

為了讓用戶在DK2和Gear VR上面獲得更好的體驗(yàn)，我們?cè)谑纠龍?chǎng)景中使用了一系列的優(yōu)化技巧。

考慮到我們需要讓同一個(gè)項(xiàng)目支持兩個(gè)憑條，因此需要考慮對(duì)最低端性能設(shè)備的支持，也就是Gear VR。我們選擇了低多邊形的藝術(shù)風(fēng)格，并使用少量的基本色彩，讓物體從環(huán)境中脫穎而出。

在使用Forward Rendering時(shí)，我們需要在Edit > Project Settings > Quality Settings 中啟用4x MSAA，以便獲得更好的視覺(jué)效果：
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讓我們簡(jiǎn)單看看這些場(chǎng)景中所使用的優(yōu)化技術(shù)：

Menu 場(chǎng)景中使用的優(yōu)化技術(shù)：

跟該項(xiàng)目中所有的場(chǎng)景一樣，Menu場(chǎng)景中使用了低多邊形的美術(shù)資源，而且避免使用實(shí)時(shí)光照。

我們?cè)诓藛蚊姘迳鲜褂昧硕ㄖ频膕hader，名為SeparableAlpha，可以為一系列的圖像定義獨(dú)立的alpha通道。這就意味著不是每一幀都需要自己的alpha通道。這樣做可以節(jié)省文件大小，并去掉某些貼圖。

Flyer 場(chǎng)景中使用的優(yōu)化技術(shù)：

我們?cè)贔lyer場(chǎng)景中動(dòng)態(tài)啟用了fog，從而避免讓物體突然跳進(jìn)玩家的視野，并縮短了視距，這也就意味著減少了所需渲染的物體數(shù)量。

場(chǎng)景中隕石的頂點(diǎn)數(shù)較低，從而可以通過(guò)Dynamic Batching來(lái)減少draw call。

為了重用某些物體，我們創(chuàng)建了一個(gè)對(duì)象池，以處理激光、隕石和星門這樣的對(duì)象。通過(guò)這種方式，可以避免昂貴的初始化調(diào)用。

對(duì)于Flyer場(chǎng)景中的飛船紋理我們同樣做了優(yōu)化，通過(guò)使用Detail Map slot中的次級(jí)UV 通道，可以只需使用更少的色塊。這樣一來(lái)我們就可以縮減總體的紋理大小。

Maze場(chǎng)景中的優(yōu)化技術(shù)

Maze場(chǎng)景中使用了lightmap，從而在運(yùn)行時(shí)獲得更好的性能，特別是在Gear VR上。除此之外，該場(chǎng)景沒(méi)有任何的實(shí)時(shí)光照和特效。

Shooter180(Target Gallery)和Shooter360(Target Arena)中的場(chǎng)景優(yōu)化

和其它游戲一樣，我們?cè)谶@些場(chǎng)景中沿用了低多邊形風(fēng)格，并為目標(biāo)對(duì)象創(chuàng)建了object pooling。同時(shí)我們使用了低頂點(diǎn)數(shù)以啟用Dymaic Batching。

看完本篇教程，大家對(duì)VR游戲優(yōu)化應(yīng)該有了整體的印象，也大概了解了我們應(yīng)如何使用Unity內(nèi)置的工具來(lái)分析游戲性能，以及如何通過(guò)某些技巧來(lái)獲得更好的游戲表現(xiàn)。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Unity VR游戏开发干货教程：优化VR体验的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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