Unity优化篇之DrawCall

当然可以！以下是完整、详尽、可发布的博客文章，专注讲解 Unity 的静态合批与动态合批机制，并详细列出它们对 Shader 的要求和所有限制条件。文章结构清晰、技术深度足够，适合发布在 CSDN、掘金、知乎等技术平台。

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urp默认隐藏动态合批，需要再这边开启动态合批的选项

🎯 Unity 静态合批 & 动态合批完全解析：原理、限制与实战优化

Unity 渲染优化的第一课，必须懂的就是 Draw Call 合批机制。本文聚焦 Unity 中的 静态合批（Static Batching） 和 动态合批（Dynamic Batching），从底层原理到 Shader 限制、失败原因、调试方法，带你一文吃透。

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🧱 什么是 Draw Call 与合批？

在 Unity 中，每渲染一个物体，CPU 就会向 GPU 发送一个 Draw Call（绘制调用）。Draw Call 多意味着 CPU 压力大，可能引起帧率下降，特别是在移动端和 WebGL 平台。

Unity 为了优化性能，会尝试自动将多个渲染调用合并为一次 Draw Call，这就是“合批（Batching）”。

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🟩 一、静态合批（Static Batching）

✅ 原理

静态合批是 Unity 在构建时将多个静态物体的网格数据打包成一个或多个大网格，运行时作为一个整体进行渲染，显著减少 Draw Call。

✅ 启用方式

• 选中 GameObject
• 在 Inspector 中勾选 Static（或勾选 Static → Batching Static）
• Unity 构建时会对这些对象进行合并

✅ 条件汇总

条件	是否必需	说明
勾选 Static 标志	✅	必须设置为 Static
使用相同材质实例	✅	材质必须引用同一个 Material 对象
使用 MeshRenderer	✅	不支持 SkinnedMeshRenderer
Shader 必须兼容	✅	见下文 Shader 限制
不使用 MaterialPropertyBlock	✅	会创建独立材质实例，破坏合批

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⚠️ Shader 限制（静态合批）

静态合批的核心规则是：所有被合批的物体不再是“独立对象”，而是被合并成一个大网格。

所以 Shader 不允许访问对象独有的属性。

❌ 以下 Shader 写法会导致合批失败：

// 错误示例：访问对象唯一矩阵
float3 worldPos = mul(_Object2World, v.vertex).xyz;

✅ 推荐用法：

// 推荐写法：使用 Unity 内置宏
float4 clipPos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);

❌ 禁用功能列表（会导致分批）：

Shader 特性	说明
_Object2World, _World2Object	对象被合并后，不存在单独变换矩阵
GrabPass / 多 Pass Shader	每个 Pass 是独立 Draw Call
Shader Keyword 不一致	_EMISSION, _NORMALMAP 等开关变化会拆分 Shader 变体
使用 MaterialPropertyBlock 修改参数	会使每个物体拥有独立材质实例，合批失败

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💡 适用场景

• 城市建筑、地形、房屋、墙体等不会移动/旋转/缩放的对象
• 静态 UI 元素（如背景装饰）配合 SpriteAtlas 合批

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🟨 二、动态合批（Dynamic Batching）

✅ 原理

动态合批是在运行时由 Unity 动态将多个小型对象的顶点数据合并成一个临时网格，从而减少 Draw Call。

Unity 每帧会重新组合这些物体的网格，虽然提升了绘制效率，但也会带来一定的 CPU 合批开销。

✅ 启用方式

1. Project Settings > Player > Other Settings
2. ✅ 勾选 Dynamic Batching（⚠️ 在 URP 中需在 URP Asset 勾选）

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✅ 条件汇总

条件	是否必需	说明
使用相同材质实例	✅	必须是同一个 Material 对象
每个 Mesh 顶点数 ≤ 300	✅	官方限制，超过即失败
使用 MeshRenderer	✅	不支持 SkinnedMeshRenderer
未启用 GPU Instancing	✅	Instancing 和动态合批互斥
Shader 结构必须简单	✅	顶点函数不能太复杂，不能用动画偏移
缩放需一致或接近	⚠️	非 uniform scale 可能破坏合批（如 X:2 Y:1 Z:1）

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⚠️ Shader 限制（动态合批）

与静态合批相比，动态合批对 Shader 要求更苛刻，因为它需要 CPU 快速合并多个对象的数据。

❌ 以下 Shader 特性将阻止动态合批：

特性	说明
顶点函数复杂	含有顶点动画、扭曲、动态偏移等逻辑
非常量矩阵	顶点变换使用不确定变量会中断合批
使用不同 Shader Keyword	会产生不同 Shader 变体
材质不同	即使 Shader 相同，材质参数不同也会失败
GrabPass、多 Pass Shader	强制产生多个 Draw Call，无法合批

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🧪 示例场景

• 掉落的金币、弹药、碎片等小物体
• 小型动态粒子替代物（如火花、树叶）

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❌ 合批失败的常见原因汇总

原因	静态合批	动态合批	说明
材质不同	❌	❌	不同材质一定不能合批
Shader Keyword 不一致	❌	❌	比如一个开启 _EMISSION，另一个关闭
使用 MaterialPropertyBlock 设置属性	❌	❌	会实例化材质，打断合批
Shader 使用对象独立数据（如 _Object2World）	❌	✅	静态合批合并后没有对象矩阵
使用复杂顶点动画	✅	❌	动态合批的顶点函数必须简单
Mesh 顶点数 > 300	✅	❌	动态合批失败，静态合批不限
使用 SkinnedMeshRenderer	❌	❌	这类 Renderer 本身无法合批
非等比缩放（如 X=1.5 Y=1 Z=0.8）	✅	⚠️	有概率影响动态合批稳定性

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🛠️ 如何验证合批是否成功？

🔧 使用 Frame Debugger（首选）

1. 打开路径：Window > Analysis > Frame Debugger

2. 点击左上角 Enable

3. 在 Draw Call 列表中查找是否有：

   • Batched: Static
   • Batched: Dynamic

4. 点击每个 Batch 可查看合批的对象和材质

🔧 使用 Profiler

• 打开：Window > Analysis > Profiler

• 查看 Rendering 模块中的：

  • Draw Calls（总绘制次数）
  • Batches（实际提交的批次数）

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✅ 实战优化建议

优化点	原因
大量静止物体 → 使用静态合批	提升性能、减少运行时消耗
小物体顶点数 ≤ 300 → 可用动态合批	控制模型复杂度
统一使用共享材质	避免因材质不同导致分批
避免频繁使用 MaterialPropertyBlock	会实例化材质、拆批
使用 UnityObjectToClipPos 替代 _Object2World	保证静态合批兼容
用 Frame Debugger 验证结果	直观查看合批是否成功

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📌 总结对比表：静态合批 vs 动态合批

项目	静态合批	动态合批
触发方式	构建时	运行时
是否勾选 Static	✅ 必须	❌ 不需要
Mesh 顶点限制	❌ 无限制	✅ ≤ 300
运行时性能开销	极低	较高（每帧打包）
适用对象	静止对象	小动态物体
材质要求	同材质实例	同材质实例
Shader 要求	不能访问对象唯一数据	必须简单、轻量

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📣 结语

Unity 提供的静态合批和动态合批，是开发者提升渲染性能最基本、也最有效的优化手段之一。理解它们的原理、限制与触发机制，可以帮助你从源头降低 Draw Call 数量，让你的游戏在中低端设备上依旧运行流畅。

开发不是一味堆特效，而是用合适的方式，做足够的表现。