Ⅰ unity开放世界大地图如何优化
大地形数据加载方案
大地形加载考虑到现有的内存机制, 不可能一次性将其加入到内存中,这个问题是显而易见的,其实在游戏开发中经常遇到,比如我们常见的进度条,加载进度条的目的就是等待程序加载场景,进度条只是一个蒙板遮罩而已。大地形的加载,别无他法,只能用分块,这个是大方向,因此作为程序来说,要做的事情是如何分块?块的大小是多少?这些具体的问题我们要根据需求划分,比如飞行模拟器块大小可能就要大一些,因为俯瞰的视角比较大,场景漫游块可以小一些等等,下面我们就以游戏的经典之作——魔兽世界地形加载方案为例给读者先介绍一下它的实现原理,魔兽世界这款游戏实现的就是无缝地图的拼接,所以非常具有参考价值,先看下图所示:
魔兽世界是如何实现无限地图的?其实它也是很多的场景块拼接而成的,我们通过编辑器分析魔兽世界的地形块的大小划分,魔兽世界场景我们称为MapWorld是由一系列MapTile组成,这些MapTile的大小是1600/3 ≈ 533.33m,而每个MapTile又是由 16x16 个MapChunk组成,由此可以计算出每个MapChunk≈33.33m。再就是每个MapChunk又由9x9+8x8个地形顶点高度,法线,若干贴图层(一般为4层)组成的地表纹理。魔兽世界地形的大小,在这里我们就不讨论了,但它划分块的思想我们是可以借鉴的。
继续分析魔兽世界的分块方法:它们是根据矩阵的方式进行划分的,在XZ平面上进行的,每个块都会包含一定的信息数据的,比如:在XZ(3,3)位置的MapTile,每个MapTile都包含了该tile内使用的贴图、模型实例等等。所谓模型实例也就是我们的道具,可以理解成相同模型在tile内不同摆放位置、大小、角度的信息,它们都是被保存在二进制文件中的,为了节省文件尺寸,模式实例是通过index模型方式保存的,同顶点索引类似,在每个MapTile里面还有贴图信息比如贴图的名字和UV信息等等。本篇课程的分块思维方式跟魔兽世界的类似,会在后面的章节中详细介绍,块分好了以后,下面就是实现原理了。
实现原理:在任何时刻,程序总是保存着玩家所在的及其周围的3x3个MapTile,随着玩家的移动,这些MapTile会被动态更新,新的MapTile被加载以替换被卸载的旧MapTile。为了提高调度效率,魔兽引入了Cache机制,Cache中保存着最多16个MapTile数据。需要加载新的MapTile时,首先会在Cache中查找;卸载的旧MapTile也不会被立刻删除,而是保存在Cache中以备再次调用。由于一段时间内玩家的活动范围通常不会有太大变化,这一Cache策略在应用中表现的非常出色,这是无缝地图的基本原理。地形的动态加载卸载我们会使用多线程去实现,我们会整两个线程:一个线程专门用于加载地形,另一个线程专门用于卸载或隐藏地形MapTile。让我们再来回忆一下游戏的经典之作,游戏场景效果如下所示:
本篇课程实现的方法可以使用两种方式处理块的加载显示问题,一种是利用对象池的方式,预先加载分块地形,根据视距进行检测判断显示那些地块以及隐藏那些地块,在这里并不删掉它们。这样只需要一个线程就可以。另一种方式是利用多线程,起一个线程专门用于移除卸载不在视线范围内的地块,这样可以提升效率,下面介绍使用多线程的加载方案。
多线程实现大地形加载方案
多线程在PC端游戏中使用的比较多,比如可以起一个线程专门进行资源的加载,游戏服务器中同样也会有多线程的使用,下面给读者介绍多线程实现方案,多线程处理问题就是把所有的加载逻辑放到了新的进程中,和主线程做一些进程间的通信,接受主线程的加载建议,做按需加载,也会自主做一些提前预加载,放进分配的内存,就跟魔兽世界的处理方式一样,通过进程间的内存共享机制,把加载的地形数据,共享给主进程使用。主游戏进程,永远只要维护一个很小的内存即可,大量的内存数据,都在另一个进程中处理。这样就可以优化大地形块的加载,实现方式如下所示:
首先主线程会先加载九块地形,主线程只负责维护这九块地形,无论角色怎么移动,角色所在的整个区域永远是九块地形,如上图所示的,这九块可以直接使用主线程加载到内存中,剩下的16块我们通过另一个线程将其放到缓存中,角色的位置是在已经加载好的九块地形中间,也就是在A所在的位置。随着角色的移动,会有新的地形块加入进来,同时现有的地形块会被置换出去,这样一直显示九块地形,被置换的地形并不会马上卸载掉,会根据角色移动情况做预判,它会等主线程通知,按照一定的规则进行卸载地块和加载地块。其实这种实现方式就是我们通常所说的双缓存-多线程技术。实现的效果如下所示:
地形分块加载完事了后,下面就要考虑地形上面的纹理贴图问题了,地形的贴图资源也会占用大的内存,下面介绍如何加载海量贴图数据。
大地形海量图片的加载方案
大地形中的场景图片非常多,地形中的贴图至少会有四层,这么多贴图我们在加载时需要考虑的,我们分块时也需要考虑这些因素,另外场景中使用的LightMap烘培也是要考虑的问题,为了缓解内存压力,我们事先会将不同块中的地形材质以及建筑物材质进行打包,先介绍如何分块加载场景贴图?它实现方式如下所示:
该思路就是将场景中的贴图根据我们划分的块打成不同的图集,当然也可以将两个块中的贴图打成一个图集,图集大小对于PC端来说,最大是4096,在移动端最大是2048。这个也是为了避免内存频繁的加载卸载会导致很多内存碎片,不利于后面大内存的分配。在打图集之前我们需要做点事情就是需要将地形块中的纹理贴图与我们的打包图集之间建立一一对应关系,方便对号入座。因为我们打包的图集跟实际地形之间不会有任何关系,要确立二者之间的对应关系我们需要在它们中间再整一张索引文件表格,它是连接图集与实际地形纹理的桥梁,通过我们建的索引文件,我们可以找到实际地形中纹理与图集纹理之间的对应关系,我们建的索引表格是要加载到内存中的,而我们的图集是根据加载任务后期才加到内存中的,这就要求我们的索引文件尽可能的少,因为它们是常驻内存的,除了海量图片的加载,我们还需要处理密集建筑的加载。
- 密集建筑的加载方案
密集的建筑加载,大家试想一下,如果把场景中所有的建筑一次性加载到内存中,内存瞬间就会占满,帧数瞬间下降,这也是为什么大家在游戏场景中移动时,遇到密集的建筑就会卡顿一下的原因。以前处理方式是使用LOD处理,被遮挡的物体使用简模,这样也会加大内存的负载效果,如果角色一直在建筑物之间来回穿梭,这样不同LOD模型就需要来回切换,对内存也是一个负担,效果不理想。这些问题对于程序员面来说必须解决的问题,如何解决呢?很多人想到了合并大Mesh,这种方法行不通的,大网格并不适合做裁剪操作,试想一下,我们合并的网格,如果摄像机只看其一小部分,因为它们是一个整体这样就需要把他们一起加载到内存中,而实际上我们并不需要这么多模型数据,在合并网格时,在这里也给读者一个建议,尽量把靠的很近的模型进行合并,避免上述问题发生。其实最有效解决方案还是划分块,这个划分块可以利用地形划分的思想进行,它是与地形块紧密相关的,每个地形块中的建筑物跟随地形块一起加载。如果块中的建筑非常密集,这种方法还不能够完全解决,还需要进一步的处理,就是要加入OC遮挡算法结合LOD算法,这样就可以完全解决我们当前的问题了,这也是本篇课程
要讲解的方法,再进一步的优化方法是可以将OC遮挡算法和LOD算法放到GPU中计算,这样效率还会提升,在Siggraph2015发表了一篇文章GPU-Driven Rendering Pipelines,它的思想就是使用GPU进行遮挡裁剪处理,主要分两个阶段,使用的是DX12图形API,如下图所示:
它的思想就是第一步先做一个初略的遮挡裁剪列表,而后在此基础上再根据视线距离或者射线检测做进一步的细化裁剪操作,这个思想跟我们的碰撞检测算法类似,引擎中碰撞检测算法也是基于这个原理实现的,给读者介绍一下:实际可用的碰撞检测算法,一般要分2个阶段:
第一阶段,broad phase 快速找出潜在的碰撞物体对列表,不在这个列表里的是绝对没可能碰撞的。broad phase确定了一批需要进一步检查的物体对。
第二阶段,narrow phase 准确找出发生碰撞的物体对列表。因为上一个阶段的部分物体对实际上是没有碰撞的,需要在这个阶段剔除。
broad phase其中有一个简单算法叫sweep and prune(SAP),本质上是利用了排序算法。第一步是初始化排序列表,列表中的元素是包围盒,可以用任意排序算法完成,例如快排;之后的排序就不是用快排了,而是用冒泡排序,为什么用冒泡排序更好呢?是因为一个默认的前提:物体的运动有时间相关性(temporal coherence),即当前帧和下一帧的位置是相近的,所以在冒泡排序过程中,发生的位置交换预期都很靠近。
其实算法中有很多类似的地方,这里我们也要互相借鉴它们解决问题的思想用于解决我们的问题。笔者以前做的是端游,端游中很多优化思想同样适用于移动端,移动端跟PC端比,就是一台配置比较低的电脑而已。接着我们的遮挡裁剪继续给读者介绍,论文作者也做了一个效率测试,以250’000物体,1G的网格为例,测试效果如下所示:
是不是很酷啊!在项目开发中完全可以用它解决问题,下面我们再谈谈使用GPU去优化我们的大地形场景。
GPU大地形渲染优化解决方案
我们的大地形首先会有自己的地表贴图,常用的地表贴图是四张纹理融合,最多可以有八张贴图融合,地形纹理渲染会涉及到LOD算法,远处的地形网格可以简化一些,对应的贴图也是最低的,这就是MipMap的使用。另外肯定有草有花以及其他大量相同的物件渲染,先说说草和花的绘制,他们在游戏中会非常的多,常用的做法是引擎提供的面片或者是十字交叉,或者三张图片交叉,然后将带有Alpha通道的贴图映射在上面,如下图所示效果:
CPU绘制这些草或者花在PC端是可以的,因为现在的电脑都是多核的,在手机端就会影响到效率问题了。使用CPU绘制,DrawCall会非常的多,而且草或者花还需要摆动,计算量很大的,这严重影响了运行效率,CPU有难,GPU可以帮忙,我们可以将草或者花的绘制放到GPU中执行,效果如下所示:
Ⅱ unity3d树种多了怎么优化
针对你的问题简单介绍一下,
我默认以为你说的种树的行为是发生在terrain上面哈,说到优化正常情况下分两个方面说
如果是移动平台我们不会用真的terrain进行展示,terrain本身就是一个超大的资源消耗,移动平台一般用低面数模型也就是做好的地形模型进行取代,相应的树木和草这些东西在移动平台都是非常奢侈的存在,一般都是用很普通的贴图插在山体模型上面,当然比如现在流行的手机版本的吃鸡游戏他们也用了低面数或者是比较简陋的树木模型。
如果是pc平台,我本以为pc就是一个要展示的尽善尽美的地方,现在硬件成本越来越低,很少人考虑优化了,但是也不是没有,基础来说,前期烘焙就可以很大一方面解决dc过高的问题,这个移动平台也是同样适用的,但是说烘焙听起来简单,但部分人都轰毁了,算是一个有调教技术的活,调多了才比较敏感吧,所以一个lighting面板就够学好一阵子了,树木方面没什么好说的lod的模型首选,配合镜头的culling可以分级渲染,这里说的比较笼统就是,fog的加入也是一个不错的选择,这些都要看你到底真的是种了多少树,树木多地形大,可以考虑把地形都steam化,这个可以依赖目前现成的插件帮助,但是个人认为要做这样史诗级的大画面还在意用户会带不动么?哈哈。
Ⅲ 如何用unity3D对游戏运行性能进行优化
大家在玩游戏的时候可能经常会遇到卡顿,延迟,死机,不流畅等等问题,那么这些问题是怎么引起的呢?如何去尽量的减少这些情况的发生呢?这些问题对于游戏开发者来说是必须要面对的问题, 也是必须要解决的问题。
上面我们例举在游戏运行的过程中可能会遇到的一些问题, 每种问题引起的原因有很多多,但是我们可以从大方向对整体游戏进行优化,使游戏整体性能更优,从而减少这些情况的发生。对于性能优化我们大体可以从四个大方向去优化,即:CPU,GPU, 内存以及网络和IO,下面给大家一一讲解:
GPU优化,GPU的职责就是负责游戏中所有的图像、特效的渲染。GPU的消耗过高会导致游戏画面卡顿、画质降低、手机发热等情况,严重影响游戏体验。对于游戏来讲这是致命的。关于CPU优化大家可以从以下几方面入手:
1、资源优化,比如合理规划图集,指定合理的粒子效果,约定模型的三角面数
2、简化着色器,使用多级纹理与材质贴图技术相结合
3、使用LOD技术、遮挡剔除等技术,减少GPU绘制的数量
4、针对不同的系统平台使用对应的压缩格式。
5、优化显存带宽
游戏渲染可以说是游戏的心脏,所以GPU的优化显得尤为重要,需要开发者格外的重视
内存优化,内存的功能我就不多介绍了, 相信大家都了解。由于内存不足所导致的问题有闪退,卡死等。对于内存的优化,一是降低资源的大小,比如剔除不需要的资源、对资源进行压缩等;二是及时动态的加载和卸载资源,这样可以大大的减少瞬时内存的压力,减少因内存浪费而给游戏带来不必要的消耗。三是降低资源的质量,这是一种有损的优化,不到最后一般不用,当然我们也可以根据不同的设备使用不同质量的资源,将损失降到最低。
网络和IO优化, 他们主要负责资源的加载, 可能是网络的或者本地的。网络不好,或者资源加载时间过长会让大大降低用户体验。因此在CPU、GPU、内存优化后我们同时也不能忽略网络与IO优化,对于网络与IO的优化,大家可以从以下几方面入手:
1、限制短时间内的发包率
2、合理优化包大小,减少包的冗余数据,降低网络请求次数
3、对回包进行分帧处理,及时响应
4、使用独立线程、协程等手段优化资源加载。
Ⅳ 使用unity3d开发的手游安装包比较大,如何优化
解决方法有三种:
一:优化图片、资源,压缩安装包体积,牺牲一部分手游品质减小安装包体积,这也是比较常见的一种方法;
二:分包技术,资源切割,分段下载,进入游戏前进行二次下载。
三:爱加密的手游压缩技术,通过拆分资源,在保障了游戏品质和游戏体验流畅的情况下,实现资源后台自动加载,最高可以压缩80%。
以上三种解决方法中,爱加密的手游压缩技术是比较完美的一种,既没有影响游戏品质,又可以完美分包,不用二次下载,保障了良好的用户体验。