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使用 Unity 开发 Android 游戏时如何追踪性能问题

来源:互联网 作者:佚名 时间:2015-09-18 22:18
使用 Unity 开发 Android 游戏时如何追踪性能问题

前言

两周前我开始用 Unity 开发一个叫 SkyBlocks 的 Android 游戏。游戏已经在 Google Play 上架了,如果你有时间可以下载来玩一玩儿。

开发的过程中遇到的最大的问题就是性能问题。我开始慢慢尝试分析到底是什么导致的性能问题以及我该怎么解决它。

Sky Blocks 游戏机制

这个游戏(SkyBlocks)有点像倒过来的俄罗斯方块和太空入侵者的合体。游戏的玩法就是把方块摆成一行,这是这行方块就会移到游戏面板的最上方。但是这行方块不会像俄罗斯方块那样完全消失。你有60秒的时候来摆出行数尽可能多的方块。UFO 会入侵“地面”(游戏面板的下方),还会极力破坏你建好的一切东西。一旦它们穿过你的防御,就开始破坏地球,当地球血量到 0 的时候,游戏就结束了。
听起来简单,做出来难,但是非常有意思,有趣极了!

不要忘记做设计

重要的事情是永远不要忘记先做设计。当我开始开发 SkyBlocks 是我也不知道我想要做什么,我更不知道这个游戏应该是个什么样子, 但是我从没想过该怎么去处理这个问题。幸好我以前用 JavaScript 和 HTML5 做过俄罗斯方块,我仅仅通过复制粘贴,并且修改了一些小 BUG,像旋转时的碰撞检测的方式把这些写过的代码移植到 C# 而没有考虑从 2D 到 3D 的区别。

自从在每次更新的时候,我不再一次性的绘制整个游戏面板,我就不得不创建每一行到一个 GameObject 中,并且用创建的简单的立方体渲染在网格中已经被锁定的块。网格每次更新的时候我都得销毁所有的块,并且又从新创建这些块。对于我来说,我觉得这已经够好了,游戏在电脑上运行的还挺好的。

然而,我没考虑到的是,游戏面板(网格)有 10 行 20 列,这有可能要有 200 个立方体不停地渲染,销毁,重建。这还不是最坏的,如果有必要的话行数会变得更多。并且每个立方体也有它自己的引用资源这使得每个立方体都会调用一次绘图。 想象一下,铺满一个游戏面板大约需要 150 到 200 个块被渲染。这就需要大约调用 200 次绘图。

如果在我移植代码之前做了设计,我就知道这个游戏不能长时间的运行。如果在开始动手之前有这就有想法,我就不会浪费那么多时间了。

解决问题

解决问题的最好的办法是先勾勒出你的想法,然后再逐步深入。怎样让各个部分结合起来像一个整体一样的工作?这些不同的部分都做些什么?在 Sky Blocks 项目里,部分指的是游戏面板,防御线和 UFO。

 游戏面板仅仅是为了控制游戏的,在游戏面板上有移动的块和已经被锁定的静止的块。而防御线仅仅是那10个立方体的静止的线。UFO 是一个可以移动到防御线上方的组合的网格。而抓住这些部分我就接近胜利了。

减少绘图调用次数

我在前面已经提到过,在这个游戏里我调用了太多次的绘图,我在我的 Android 机器上(a samsung galaxy s4)上测试我的游戏,随着功能的完善,我发现我的游戏运行的越来越慢,跟蜗牛一样。

为了让游戏运行的更好,减少绘图调用是一项重要的任务。我不得不在网上找答案。绘图调用消耗多少性能?是什么引起了绘图调用?怎样才能减少调用?

在性能的提升上,我设计不出一个好的实验方案,但是我找到了一个可以在 CPU 和 GPU 上都能运行的方案。虽然一些实验中性能上没有明显的区别,但是在我将游戏绑定到 FPS 上的大部分的实验会让游戏运行的缓慢一些

主要的原因是很容易发现的,是由于所有的立方体被分开使用素材渲染。

为了在游戏面板上减少绘图调用,我决定减少对象的数量和不同种素材的数量。

因此我试着实现了一个功能,这个功能在游戏面板上替换了以前可能分开的绘制200个立方体,而现在只需绘制一整块网格。然后我选择用顶点颜色替换了单色纹理。并且将素材着色器改变成我在网上找的无光源顶点颜色。现在我把游戏面板上多次的绘图调用变成仅仅一次。

对于防御线,我做了类似的事情,我把所有的素材修改成相同的无光源顶点颜色,但是我没有让它们作为一个网格来渲染,我沿用以前的每 10 个立方体一个防御线的策略,这是因为我已经把素材变成共享的了,这就可以把之前多次防御线的绘图调用变成一次调用。

不幸的是,由于我没对调整之前的游戏截屏,但是我又实在不想调整成以前的解决方案,因此不能向各位展示调整前后的区别。

下面这张图片是优化后的截屏,但它也只能是张图,你可以通过这张图片了解我的游戏。

The active block only have 1 draw call

活动块调用了一次绘图指令,参考(Batches: 20 或者 SetPass calls)。就像我前面所说的,以前每个块包包含 4-5 个独立的立方体并且每个都含有素材引用。因此正如你看到的每个块本身都要通过至少四次才能创建出来。

Locked blocks uses 1 draw call as well

而现在在顶端的两个被锁定的块,我们仅仅使用了一次额外的绘图调用。而这些块还是活动块时, 都是由原始的立方体组成并且每个立方体至少要经过一次处理才能创建出来。

Defense lines follows the same pattern

防御线使用相同的模式,但是这里只有 10 个原始的使用顶点颜色和共享素材的四方体。实际上,在这里我们不需要在一个网格里绘制完整的防御线,Unity 帮我们自动的将完整的防御线添加到“通过批处理保存”。

UFO 比较灵活些。每个 UFO 被分成 3 个独立的网格: 上,中,下。

由于我想随机的出现 UFO,并且随机的让 UFO 一部分活动 。 因此每个 UFO 的每个部分有3-4个素材。一个 UFO 大概有 12-17 次的绘图调用,然而我却发现每个 UFO 实际上有 17-30 次的绘图调用。而我大概会有 2-3 个 UFO 几乎同时出现在屏幕上,因此就有大概 50-100 次的绘图调用。好疼啊!

Before optimizing the UFOs

而在此刻,我非常非常渴望我能减少任何我能减少的绘图调用。因此我在网上找到了一个可以将所有网格合并成一个的脚本。但是这个这个脚本不能真正的适当的处理素材,所以我只能使用一种颜色的 UFO。我只能放弃多彩的漂亮的 UFO,而选用单调的讨厌的单一颜色的 UFO。通过对这个脚本的调整,我可以使用至少 2 种不同的颜色和一个纹理。 值得吗?当然了。30 次绘图调用听起来很多,也确实是。但是它表现的更好些,尽管我任然不能确信是否比之前好了很多。但是我将 UFO 绘图调用的次数减少到了仅仅 10 次左右。

After optimizing the UFOs

是否所有的绘图调用的减少都能让我们的游戏运行的跟快呢?不一定。 如果你能减少绘图调用,这很棒!但是对于那些更灵活,微妙的部分,如果你愿意牺牲一些灵活而去减少绘图调用,也不是不行。

目前我已经把游戏运行期间的平均 150-200 次的绘图调用减少到了仅仅 75-90 次。这已经减少了很多次了!

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