Unity Shader 学习17：合批渲染

一、基础概念

合批主要是针对这三个概念进行优化减少：

① SetPass Call：一次渲染状态切换，也就是每次切换 材质/Pass 时，就会触发一次SetPass Call
② Draw Call：cpu 调用一次 gpu 绘制函数
③ Batch：表示一组可以一起交给gpu的Draw Call

优化结果可以在 Game窗口-Stats 或 FrameDebugger 中查看。

二、4 种主要合批方式

1. 动态合批 (降低draw call)

cpu 快速 将 共享同一材质&pass 的多个模型合并为一个模型，再通过一次draw call绘制。
- 只有内置管线可用
- 适用于 小的、动态 物体，加起来不能超过900个float4顶点

- 实现：

确保设置中开启了动态合批，Unity会 自动进行合批。

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2. 静态合批 (降低batch)

提前 将 着色器相同的静态物体 合并为一个模型，且预先进行坐标变换。
- 适用所有管线 
- 空间换时间
- 减少batch但不减少draw call

- 实现：

确保设置中开启了静态合批，之后Unity会对 标为Static的物体 自动进行合批。

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3. GPU Instancing (降低draw call)

适用于 同一模型的微小差异大批渲染，只提交一个mesh和材质，但提交所有实例的差异化信息，然后对同一个mesh在GPU中进行变换绘制。
- 适用所有管线 
- 完全相同的 Mesh & 材质，只有材质参数不同

- 实现：表面着色器

(1) 启用。
如果是完全一样的材质，直接勾选Material的Inspector面板中的 Enable GPU Instancing 选项即可，后面的两步都可以省略。

(2) 修改shader。
如果每个模型的材质属性有差异的话，就可以在表面着色器的以下部分的代码中设置有所差异的属性。

(3) 从cs脚本中为属性传入不同值。

eg：

- 实现：顶点片元着色器

流程和表面着色器基本一致，只是第二步中会稍微复杂一点。

(1) 启用。
同样是需要启用gpu instancing选项，但对于顶点片元这种着色器生成的材质面板上是没有该选项的，所以shader中需要添加使用instancing的变体。

(2) 修改shader。

① 顶点着色器的输入输出结构中注册实例化ID；
② 设置有所差异的属性；
③ 顶点与片元着色器中，让其能访问结构体，并顺利传递。
④ 使用②中设置好的属性。

(3) 从cs脚本中为属性传入不同值。与表面着色器一致。

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4. SRP Batcher (降低set pass call)

对使用同一材质/Pass的不同模型，通过 减少无需更新的数据buffer的更新频次 来降低set pass call 进行加速。（将使用过的材质数据缓存到显卡中，之后再使用该材质就不需要重新从cpu再传数据了，直接用显卡中的数据）
- 只支持SRP
- 不减少draw call
- 如果本身的stepasscall占比就不高，主要的时间开销就是drawcall的话，使用这个方法的前后帧率提升就不明显

 --优化后->

- 实现：

(1) 将管线配置的inspector面板改为debug模式，然后勾选Use SRP Batcher。

(2) 【可选步骤】因为SRP Batcher只对相邻的渲染指令生效，所以要确保连续渲染。例如在我的卡渲那篇文章中，就通过RenderObjects将描边pass的渲染提取到连续的顺序来渲染，这样就为后续的合并提供了基础条件。

(3) 修改Shader变量：将pass中的变量用 CBUFFER_START(UnityPerMaterial) 和 CBUFFER_END 包裹起来。如果是多pass的shader，还需要确保每个pass中的变量及其顺序是一致的。

如果修改正确，shader的inspector面板中就会显示SRP Batcher是compatible的，如果依然不符合标准，会显示not compatible并给出错误提示。