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记一次Unity性能优化

时间:2023-11-03 21:34:43浏览次数:34  
标签:UnityEngine Profiling sprite int 性能 Profiler Unity var 优化

Before you make any changes, you must profile your application to identify the cause of the problem. If you attempt to solve a performance problem before you understand its cause, you might waste your time or make the problem worse. ——unity文档
在改代码之前,你需要先分析你的应用来定位问题的根源。如果你没有理解问题根源所在就去解决它,你可能会浪费时间甚至让问题变得更糟糕。

问题简介

开发过程中加入了一个模块后,可以感知到游戏渲染变得卡顿。于是开始分析导致卡顿的原因。首先打开The Rendering Statistics window简单分析一下问题。

可以看到本次问题导致了FPS缩水为原来的1/3。 CPU主线程一帧的时间从5ms变为15ms。渲染线程因为需要等待主线程的指令测得的耗时也变长。
而渲染相关的数据没有太多改变,可以初步确定问题位于主线程。

问题分析与改进

接着我们通过Window > Analysis > Profiler.打开分析窗口,勾选CPU Usage

可以看到SpriteMerge.CreateSprite函数是引起性能变慢的主要原因。它消耗了13.87ms,分配了136.4KB的内存。

点击显示SpriteMerge.Create代码


using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using UnityEngine;

public class SpriteMerge : MonoBehaviour
{
    public SpriteRenderer spriteRenderer;// assumes you've dragged a reference into this
    public Action OnMainCharacterSpriteUpdate = delegate{};

    // Use this for initialization
    void Start()
    {
        spriteRenderer = GetComponent();
        if(spriteRenderer == null)
            spriteRenderer = this.gameObject.AddComponent();
    }

    public void Update()
    {
        spriteRenderer.sprite = Create(this.transform);
        OnMainCharacterSpriteUpdate(spriteRenderer.sprite);
    }

    /* Takes a transform holding many sprites as input and creates one flattened sprite out of them */
    public Sprite Create( Transform input)
    {
        var spriteRendererList = input.GetComponentsInChildren().ToList();
        if (spriteRendererList.Count == 0)
        {
            Debug.Log("No SpriteRenderers found in " + input.name + " for SpriteMerge");
            return null;
        }
        spriteRendererList.Sort((sr1,sr2)=>sr1.sortingOrder.CompareTo(sr2.sortingOrder));
        var spriteList = new List();
        foreach(var spriteR in spriteRendererList)
        {
            var sprite = spriteR.sprite;
            if (sprite == null)
                continue;
            if (spriteR.gameObject == this.gameObject)
                continue;

            spriteList.Add(sprite);
        }

        var size = CalculateSize(spriteList,out Vector2Int pivot);
        if(Input.GetKeyDown(KeyCode.F1))
            Debug.Log(size);

        return CreateSprite(spriteList, size, pivot);
   }

    private Vector2Int CalculateSize(List spriteList, out Vector2Int pivot)
    {
        UnityEngine.Profiling.Profiler.BeginSample("SpriteMerge CalculateSize");

        if(spriteList.Count == 0)
        {
            pivot = Vector2Int.zero;
            return Vector2Int.zero;
        }

        int minX = int.MaxValue;
        int maxX = int.MinValue;
        int minY = int.MaxValue;
        int maxY = int.MinValue;

        int pivotX = 0;
        int pivotY=0;
        foreach(var sprite in spriteList)
        {
            var minVec =  -sprite.pivot;
            if(minVec.x < minX)
            {
                pivotX = (int)sprite.pivot.x;
                minX = (int)minVec.x;
            }
            if(minVec.y < minY)
            {
                pivotY = (int)sprite.pivot.y;
                minY = (int)minVec.y;
            }

            var maxVec = sprite.rect.size - sprite.pivot;
            maxX = (int)Mathf.Max(maxX, maxVec.x);
            maxY = (int)Mathf.Max(maxY, maxVec.y);
        }

        var result = new Vector2Int(maxX-minX,maxY-minY);
        pivot = new Vector2Int(pivotX, pivotY);

        UnityEngine.Profiling.Profiler.EndSample();
        return result;
    }

    private Sprite CreateSprite(List spriteList, Vector2Int size, Vector2Int pivotPixel)
    {
        UnityEngine.Profiling.Profiler.BeginSample($"SpriteMerge CreateSprite");
        var pivoteFloat = ((Vector2)pivotPixel) / size;
        var targetTexture = new Texture2D(size.x, size.y, TextureFormat.RGBA32, false, false);
        targetTexture.filterMode = FilterMode.Point;

        var targetPixels = targetTexture.GetPixels();

        var fillColor = new Color(0, 0, 0, 0);
        for(int i = 0; i < targetPixels.Count();++i)
        {
            targetPixels[i] = fillColor;
        }
        targetTexture.SetPixels(targetPixels);

        foreach(var sprite in spriteList)
        {
            UnityEngine.Profiling.Profiler.BeginSample("SpriteMerge CreateSprite 1 sprite");
            var offsetPixel = pivotPixel - new Vector2Int((int)sprite.pivot.x, (int)sprite.pivot.y);

            var spriteSize = sprite.rect.size;

            for(int i = 0;i< (int)spriteSize.x;i++)
            {
                for(int j = 0; j < (int)spriteSize.y;j++)
                {

                    int x = (int)sprite.rect.x + i;
                    int y = (int)sprite.rect.y + j;

                    UnityEngine.Profiling.Profiler.BeginSample("SpriteMerge CreateSprite GetPixel");
                    var color = sprite.texture.GetPixel(x, y);
                    UnityEngine.Profiling.Profiler.EndSample();

                    //避免透明的像素覆盖之前的颜色
                    if (color.a == 0)
                        continue;

                    UnityEngine.Profiling.Profiler.BeginSample("SpriteMerge CreateSprite SetPixel");
                    targetTexture.SetPixel(i + offsetPixel.x, j + offsetPixel.y, color);
                    UnityEngine.Profiling.Profiler.EndSample();
                }
            }
            UnityEngine.Profiling.Profiler.EndSample();
        }

        targetTexture.Apply(false, true);// read/write is disabled in 2nd param to free up memory
        var result =  Sprite.Create(targetTexture, new Rect(new Vector2(), size), pivoteFloat, 100, 0, SpriteMeshType.FullRect);

        UnityEngine.Profiling.Profiler.EndSample();
        return result;
    }
}

其中Self ms占用最多的标记分别是GetPixel 6.22ms,1 Sprite 5.00ms, SetPixel 2.06ms。

这里我们分别观察对应的代码。

  foreach(var sprite in spriteList)
  {
      //self cost 5.00ms
      UnityEngine.Profiling.Profiler.BeginSample("SpriteMerge CreateSprite 1 sprite");
      var offsetPixel = pivotPixel - new Vector2Int((int)sprite.pivot.x, (int)sprite.pivot.y);

      var spriteSize = sprite.rect.size;

      for(int i = 0;i< (int)spriteSize.x;i++)
      {
          for(int j = 0; j < (int)spriteSize.y;j++)
          {
              int x = (int)sprite.rect.x + i;
              int y = (int)sprite.rect.y + j;
              
              //self cost 6.22ms
              UnityEngine.Profiling.Profiler.BeginSample("SpriteMerge CreateSprite GetPixel");
              var color = sprite.texture.GetPixel(x, y);
              UnityEngine.Profiling.Profiler.EndSample();

              //避免透明的像素覆盖之前的颜色
              if (color.a == 0)
                  continue;

              //self cost 2.06ms
              UnityEngine.Profiling.Profiler.BeginSample("SpriteMerge CreateSprite SetPixel");
              targetTexture.SetPixel(i + offsetPixel.x, j + offsetPixel.y, color);
              UnityEngine.Profiling.Profiler.EndSample();
          }
      }
      UnityEngine.Profiling.Profiler.EndSample();
  }

1,3两个标记的代码比较简单,就是一行函数调用。 第2个标记,有着两层循环,很可能是循环次数太多,起到了放大的作用。因此我们这里首先对循环进行优化。

优化1: float到int的强转放到循环外。时间开销占比从22%降低到14.4%。

这里我们就会继而想去优化GetPixel的开销。
优化2: 通过使用另一个GetPixels函数,一次性获得所有的像素。

        foreach(var sprite in spriteList)
        {
            UnityEngine.Profiling.Profiler.BeginSample("SpriteMerge CreateSprite 1 sprite");
            var offsetPixel = pivotPixel - new Vector2Int((int)sprite.pivot.x, (int)sprite.pivot.y);

            var spriteSize = sprite.rect.size;

            //优化1
            int spriteSizeX = (int)spriteSize.x;
            int spriteSizeY = (int)spriteSize.y;

            int spriteRectX = (int)sprite.rect.x;
            int spriteRectY = (int)sprite.rect.y;

            //优化2
            var pixels = sprite.texture.GetPixels(spriteRectX, spriteRectY, spriteSizeX, spriteSizeY);
            for(int i = 0;i< spriteSizeX; i++)
            {
                for(int j = 0; j < spriteSizeY; j++)
                {
                    UnityEngine.Profiling.Profiler.BeginSample("SpriteMerge CreateSprite GetPixel");
                    var index = i + j * spriteSizeX;
                    var color = pixels[index];
                    UnityEngine.Profiling.Profiler.EndSample();

                    //避免透明的像素覆盖之前的颜色
                    if (color.a == 0)
                        continue;

                    UnityEngine.Profiling.Profiler.BeginSample("SpriteMerge CreateSprite SetPixel");
                    targetTexture.SetPixel(i + offsetPixel.x, j + offsetPixel.y, color);
                    UnityEngine.Profiling.Profiler.EndSample();
                }
            }
            UnityEngine.Profiling.Profiler.EndSample();
        }

总结与展望

通过分析优化,我们将帧率从66帧提高到了100帧左右。

除了本篇文章的优化方式外,我们还可以通过缓存处理结果,以及将处理过程放在另一个线程中完成来提高帧率。

标签:UnityEngine,Profiling,sprite,int,性能,Profiler,Unity,var,优化
From: https://www.cnblogs.com/dewxin/p/17807675.html

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