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Unity3D研究院GPU Instancing實戰（九十七）

Shader Unity3D · 發表 2018-09-30 16:40:00

摘要：最近將GPU Instancing應用在遊戲中，遇到了一些坑和大家分享一下，我們用的版本是unity2017。前面說了GPU Instancing目前適合遊戲中的草、石頭等元素較多的地方。首先需要開發一個刷地表的編輯器，試想一下如果場景上的草每個都要美術手動的去擺這得多麻煩啊，如下圖所示...

最近將GPU Instancing應用在遊戲中，遇到了一些坑和大家分享一下，我們用的版本是unity2017。前面說了GPU Instancing目前適合遊戲中的草、石頭等元素較多的地方。

首先需要開發一個刷地表的編輯器，試想一下如果場景上的草每個都要美術手動的去擺這得多麻煩啊，如下圖所示，根據網格和材質動態的在地形上刷地表。

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刷地表的程式碼如下所示

void OnSceneGUI()
{
Event e = Event.current;
if (e == null) {
return;
}
HandleUtility.AddDefaultControl (GUIUtility.GetControlID (FocusType.Passive));
 
Ray worldray = HandleUtility.GUIPointToWorldRay (e.mousePosition);
 
 
 
if (e.type == EventType.MouseDown && !e.alt && e.button == 0) {
//點選種草
}
 
if (e.type == EventType.MouseDrag && !e.alt && e.button == 0) {
 
//拖動種草
}
 
if (Physics.Raycast (worldray, out m_Hit,500f,1 << LayerMask.NameToLayer("GInstances"))) {

//種草橢圓區域
Handles.color = new Color (1f, 1f, 1f, 0.5f);
Handles.DrawSolidDisc (m_Hit.point, m_Hit.normal, m_Radiua.floatValue);
Handles.color = Color.red;
Handles.DrawWireDisc (m_Hit.point, m_Hit.normal, m_Radiua.floatValue);
SceneView.RepaintAll ();
}
}

刷出來的元素就是每個不同的遊戲物件，編輯模式下可以還可以單獨的調整它們。不過這又帶來另一個問題，如果美術刷了幾萬個草元素，總不能執行時也管理這些遊戲物件吧。上篇文章我們也講過，GPU Instancing使用遊戲物件的方式效率是最低的，所以我們需要使用Graphics.DrawMeshInstanced()一次性將元素畫出來，不需要遊戲物件。

所以在編輯模式下我們還需要一個儲存的功能，就是將美術刷出來的草元素每個的位置、旋轉、縮放、頂點色、序列化在本地，我是將遊戲物件的矩陣序列化在本地的。如下圖所示，執行時就不需要遊戲物件了，使用Graphics.DrawMeshInstanced()一次畫出來，只佔用一個drawcall。

Graphics.DrawMeshInstanced()這方法還有兩問題

1.一次最多畫1023個元素，如果超出就會報錯，所以需要將草進行分類管理。

2.它不提供裁切的功能，也就是說攝像機看不到的地方，這些草是不會被剔除掉的，依然會被渲染。

解決這個問題，為了避免執行時暴力的for迴圈來判斷是否在視野內，我採取的方法是預先將場景分成20X20若干個格子（可根據遊戲的可視範圍而定）根據玩家的位置，始終只渲染周圍9個格子內的草元素，這樣將大幅度減少執行時for迴圈的次數。

如果每個草的頂點色是不一樣的怎麼辦呢？接著我們看看C#這邊如何將引數傳到shader中，如下程式碼所示，建立MaterialPropertyBlock以後就可以將引數以及對應的值傳遞給shader中了。

for (int i = 0; i < m_Matrixs.Count; i++)
{
   MaterialPropertyBlock prop = new MaterialPropertyBlock();
   prop.SetVectorArray("_LightMapUV", m_Lightmaps[i]);
   prop.SetColor("_Color", Color.white);
   var item = m_Matrixs[i];
   Graphics.DrawMeshInstanced(m_InstanceMesh, 0, m_InstanceMaterial, item, prop, ShadowCastingMode.On, true);
}

Shader中可以接受這些值，在vs和ps中處理。

UNITY_INSTANCING_BUFFER_START(Props)
UNITY_DEFINE_INSTANCED_PROP(float4, _Color)
UNITY_DEFINE_INSTANCED_PROP(float4, _LightMapUV)
UNITY_INSTANCING_BUFFER_END(Props)

畢竟opengl es2.0的手機是不支援的，所以我們還需要做個容錯機制。可以判斷出來手機是否支援 SystemInfo.supportsInstancing

最後如果有什麼建議或者意見歡迎在下面留言！

來源：雨鬆MOMO程式研究院

Unity3D研究院GPU Instancing實戰（九十七）

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