性能優(yōu)化是游戲項(xiàng)目開發(fā)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)。游戲幀率過(guò)低，手機(jī)發(fā)燙， 包體太大，低端機(jī)上跑不起來(lái)等, 這些都需要來(lái)做優(yōu)化，不管過(guò)去，現(xiàn)在，未來(lái)，性能優(yōu)化都是永恒的話題。
而性能優(yōu)化首先要掌握的是性能分析，通過(guò)分析才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。性能分析對(duì)于游戲開發(fā)是必備的，通過(guò)性能分析工具可以給我們提供游戲性能表現(xiàn)的詳細(xì)信息。如果我們的游戲存在性能問(wèn)題，如低幀率或者高內(nèi)存占用，性能分析工具可以幫助我們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的起因，并協(xié)助我們解決問(wèn)題。
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開始之前，有關(guān)性能分析需要了解的概念：

FPS（幀率）

FPS是衡量游戲性能的基本指標(biāo)。在游戲中，一幀類似于動(dòng)畫中的一幀，FPS是指游戲運(yùn)行時(shí)每秒所運(yùn)行的幀數(shù)，也可以理解為每秒渲染的畫面數(shù)。
通常FPS越高，表明游戲性能運(yùn)行越好，對(duì)于大多數(shù)當(dāng)前游戲的目標(biāo)是幀率60FPS，通常來(lái)說(shuō)，幀率在30FPS以上是可以接受的，特別是移動(dòng)游戲，或者不需要快速反應(yīng)互動(dòng)的游戲，對(duì)于在VR游戲中，則至少需要90FPS。
實(shí)際上FPS并不是衡量游戲穩(wěn)定體驗(yàn)的理想指標(biāo)?？紤]以下情況：在運(yùn)行時(shí)的前0.75s內(nèi)渲染了59幀。然后接下來(lái)的1幀需要0.25s才能渲染完畢。雖然是60fps，但實(shí)際上會(huì)讓玩家感覺卡頓。對(duì)于我們來(lái)說(shuō)更有用的是渲染一幀需要多少毫秒。
渲染一幀，Unity必須執(zhí)行很多不同的任務(wù)。簡(jiǎn)單的說(shuō)，Unity必須更新游戲的狀態(tài)，獲取游戲的快照并且把快照畫到屏幕上。有一些任務(wù)是在每一幀都執(zhí)行的，包括讀取用戶輸入，執(zhí)行腳本，運(yùn)行光照計(jì)算等。除此之外，有許多操作是在一幀執(zhí)行多次的，例如物理運(yùn)算。當(dāng)所有這些任務(wù)都執(zhí)行的足夠快時(shí)，我們的游戲才會(huì)有穩(wěn)定且可接受的幀率。當(dāng)這些任務(wù)執(zhí)行的不夠快時(shí)，渲染一幀將花費(fèi)太長(zhǎng)的時(shí)間，并且?guī)蕰?huì)因此下降。
知道哪些任務(wù)花費(fèi)了太長(zhǎng)的時(shí)間執(zhí)行，對(duì)于我們?cè)鯓尤ソ鉀Q性能問(wèn)題是十分關(guān)鍵的。一旦我們知道了哪些任務(wù)降低了幀率，我們就可以嘗試去優(yōu)化游戲的那一部分。這就是為什么性能分析工具這么關(guān)鍵：性能分析工具告訴我們?cè)谝粠忻總€(gè)任務(wù)花費(fèi)了多長(zhǎng)時(shí)間。

VSync（垂直同步）

VSync將應(yīng)用程序的幀率與顯示器的刷新速率同步。這意味著，如果您有一個(gè)60Hz的顯示器，并且游戲的幀預(yù)算在16.66ms內(nèi)，則它會(huì)強(qiáng)制以60fps運(yùn)行，而不允許更快。將幀率與顯示器的刷新速率同步，可以減輕GPU的負(fù)擔(dān)并解決屏幕撕裂等視覺圖像瑕疵。在Unity中，通過(guò)Quality settings 可以設(shè)置VSync Count (Edit > Project Settings > Quality)。
QualitySettings.vSyncCount有三種選項(xiàng)

• Don't Sync（不同步）?
• Every V Blank（每一個(gè)垂直同步）?
• Every Second V Blank（每一秒的垂直同步）?

移動(dòng)平臺(tái)忽視 QualitySettings.vSyncCount。僅使用 Application.targetFrameRate 控制幀率。移動(dòng)平臺(tái)的最大幀率就是屏幕的刷新率，移動(dòng)平臺(tái)上的默認(rèn)幀率通常為每秒 30 幀。

垂直同步對(duì) FPS 的影響

我們平時(shí)用的電腦顯示器，一般屏幕的刷新率都是80HZ上下，那么顯卡會(huì)按照每秒80HZ來(lái)發(fā)送一個(gè)垂直同步信號(hào)。

• 開啟垂直同步：顯卡繪制完一屏圖像后，需要等待80HZ垂直同步信號(hào)的到達(dá)，才可以開始繪制下一屏。這樣游戲自然受到刷新率運(yùn)行的制約。
• 關(guān)閉垂直同步：那么游戲中顯卡繪制完一屏圖像后，顯卡和顯示器無(wú)需等待垂直同步信號(hào)達(dá)到，就可以開始下一屏的繪制，展示了顯卡的實(shí)力。

但是不要忘記，正是因?yàn)榇怪蓖降拇嬖?#xff0c;才能使得游戲進(jìn)程和顯示器刷新率同步，使得畫面更加平滑和穩(wěn)定。取消了垂直同步信號(hào)，固然可以換來(lái)更快的速度，但是在圖像的連續(xù)性上勢(shì)必打折扣。這也正是很多朋友抱怨關(guān)閉垂直后發(fā)現(xiàn)畫面不連續(xù)的理論原因。
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Unity Profiler

Profiler是Unity內(nèi)置的強(qiáng)大的性能分析工具，通過(guò)Profiler，我們可以了解到cpu使用情況，gpu使用情況，渲染，內(nèi)存使用情況，聲音，物理，網(wǎng)絡(luò)，UI等等。還可以進(jìn)行錄制數(shù)據(jù)，分析每幀的運(yùn)行情況?？梢栽赨nity Editor中進(jìn)行分析，也可以在目標(biāo)平臺(tái)上分析，連接真機(jī)，真實(shí)了解游戲運(yùn)行情況。

The CPU usage profiler

當(dāng)我們查看Profiler窗口的上部時(shí)，可以看到完成每幀的任務(wù)花費(fèi)了多少cpu時(shí)間。
在CPU usage左側(cè)，可以看到不同顏色的分類塊，可以點(diǎn)擊顯示隱藏你感興趣的分類，右側(cè)顯示各分類的耗時(shí)，可以根據(jù)顏色塊的大小清晰的了解性能的瓶頸所在。最下面可以詳細(xì)的了解所有任務(wù)的耗時(shí)，可以精確到各大個(gè)函數(shù)的耗時(shí)，可以根據(jù)排序快速定位問(wèn)題所在，也可以搜索你關(guān)心的函數(shù)。

渲染分析

渲染是導(dǎo)致性能問(wèn)題的常見原因。在嘗試修復(fù)渲染問(wèn)題前，確定是CPU受限還是GPU受限非常重要，這些情況需要不同的解決方法。 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，CPU負(fù)責(zé)確定必須繪制什么，GPU負(fù)責(zé)繪制它。
如果游戲中因?yàn)镃PU執(zhí)行渲染任務(wù)耗時(shí)太久而導(dǎo)致幀渲染時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，我們稱其為 CPU受限（CPU Bound）。
如果游戲中因?yàn)镚PU執(zhí)行渲染任務(wù)耗時(shí)太久而導(dǎo)致幀渲染時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，我們稱其為 GPU受限（GPU Bound）。

GPU受限

通過(guò)GPU usage快速地判斷游戲是否GPU受限。但并非所有設(shè)備和驅(qū)動(dòng)程序都支持此分析器。在檢查GPU受限之前，需要先檢查GPU usage是否適用于我們的目標(biāo)設(shè)備。如果添加GPU usage后有數(shù)據(jù)意味目標(biāo)設(shè)備支持GPU usage。
如果GPU時(shí)間超過(guò)CPU時(shí)間，可以確定在該點(diǎn)上已經(jīng)GPU受限。

如果目標(biāo)硬件不支持GPU usage，仍然可以確定游戲是否GPU受限。可以通過(guò)觀察CPU使用情況來(lái)判斷。如果發(fā)現(xiàn)CPU正在等待GPU完成其任務(wù)，這意味著游戲GPU受限。
如果主線程在Profiler標(biāo)記（例如Gfx.WaitForPresentOnGfxThread）中花費(fèi)大量時(shí)間，而渲染線程同時(shí)顯示Gfx.PresentFrame或<GraphicsAPIName>.WaitForLastPresent等標(biāo)記，則應(yīng)用程序出現(xiàn)了GPU受限。

CPU受限

如果尚未確定性能問(wèn)題的原因，我們繼續(xù)分析基于CPU的渲染問(wèn)題。

點(diǎn)擊選擇CPU usage。
在分析器窗口的頂部，CPU usage顯示其隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)。查看表示渲染的圖表中的彩色部分?？梢酝ㄟ^(guò)在關(guān)鍵字中單擊名稱旁邊的彩色方塊來(lái)隱藏或顯示圖表中的數(shù)據(jù)。
如果一幀中大部分時(shí)間由渲染所占用，這表明渲染可能是問(wèn)題的原因?？梢酝ㄟ^(guò)以下步驟深入分析數(shù)據(jù)來(lái)確認(rèn)：
查看分析器窗口底部顯示當(dāng)前選定幀和分析器詳細(xì)信息的區(qū)域。
在該區(qū)域左上角的下拉菜單中選擇“Hierarchy”。
選擇“Time ms”列，按時(shí)間（毫秒）對(duì)函數(shù)進(jìn)行排序。
單擊列表中的頂部函數(shù)進(jìn)行選擇。
如果選定的函數(shù)是渲染函數(shù)，CPU分析器圖表將通過(guò)Rendering進(jìn)行突出顯示。這種情況意味著與渲染相關(guān)的操作導(dǎo)致性能問(wèn)題，此時(shí)游戲處于CPU受限狀態(tài)。請(qǐng)注意函數(shù)名稱和執(zhí)行函數(shù)的線程，這些信息將在修復(fù)問(wèn)題時(shí)很有用。?

解決GPU受限時(shí)的渲染問(wèn)題

優(yōu)化填充率
填充率指GPU每秒能夠渲染的屏幕像素?cái)?shù)量，它是引起GPU的性能問(wèn)題的最常見因素，尤其是在移動(dòng)設(shè)備上。
填充率相關(guān)的優(yōu)化手段：

• 優(yōu)化片元著色器（Fragment Shader）
• 減少重繪（Overdraw）
• 優(yōu)化減少后處理（Image Effects）

優(yōu)化顯存帶寬（Memory Bandwidth）
顯存帶寬指GPU對(duì)其專用的內(nèi)存的讀寫速率。如果游戲出現(xiàn)帶寬受限，通常是因?yàn)槭褂昧颂蟮募y理（Texture）。

優(yōu)化頂點(diǎn)處理（Vertex Processing）
頂點(diǎn)處理指GPU渲染Mesh中的每個(gè)頂點(diǎn)使所做的工作。頂點(diǎn)處理的開銷與兩個(gè)因素有關(guān)：需要進(jìn)行渲染的頂點(diǎn)的數(shù)量和對(duì)每個(gè)頂點(diǎn)所要進(jìn)行的操作。

降低屏幕渲染分辨率，通常這是有效的手段。也可以通過(guò)此方法來(lái)檢驗(yàn)是否GPU受限。

解決CPU受限時(shí)的渲染問(wèn)題

向GPU發(fā)送指令的時(shí)間開銷是引起CPU Bound的最常見原因，向GPU發(fā)送指令的過(guò)程中，開銷最大的操作是SetPass Call。
通常，有3種 降低Batch和SetPass Call數(shù)目的方法：

• 降低需要渲染的對(duì)象的數(shù)量，可以同時(shí)減少Batch和SetPass Call。
• 降低每個(gè)對(duì)象需要被渲染的次數(shù)，可以減少SetPass Call。
• 將對(duì)象合并到更少的批處理當(dāng)中，可以減少Batch。

CPU與GPU并不各自孤立：

如果 CPU 在物理計(jì)算和腳本運(yùn)行要花很多時(shí)間，那么即使 Shader 優(yōu)化得再好，也不會(huì)提高幀率；
如果 GPU 處理 Shader 消耗大量時(shí)間，那么即使優(yōu)化物理系統(tǒng)和腳本也不會(huì)對(duì)提高幀率有什么幫助。
當(dāng) CPU 壓力大，而 GPU 壓力小時(shí)，就不應(yīng)該采取一些加大 CPU 壓力以減少 GPU 壓力的方法。反之亦然。

因此我們要分析找到影響運(yùn)行性能的短板。

垂直同步的影響

垂直同步（VSync）用來(lái)同步游戲的幀率和屏幕的刷新率。垂直同步會(huì)影響游戲的幀率，在Profiler窗口中可以看到影響。如果我們不是特別確定問(wèn)題所在，垂直同步的影響可能看起來(lái)像性能問(wèn)題，我們可以選擇在CPU usage profiler中隱藏Vsync信息，也可以在Quality settings 關(guān)閉垂直同步。
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Frame Debugger

Frame Debugger是Unity另一個(gè)常用的性能分析工具，它能夠讓我們?cè)敿?xì)查看某一幀的渲染過(guò)程。只需在菜單欄選擇"Window > Analysis > Frame Debugger"即可打開。
在游戲運(yùn)行中，點(diǎn)擊Frame Debugger的Enable按鈕，游戲?qū)⒆詣?dòng)暫停，并在界面中展示當(dāng)前幀的渲染細(xì)節(jié)。
界面左側(cè)列表以層級(jí)視圖形式顯示繪制調(diào)用（DrawCall、事件等），右側(cè)面板提供有關(guān)繪制調(diào)用的更多信息，例如幾何體細(xì)節(jié)和用于渲染的著色器。
選中某一渲染步驟后，界面右側(cè)將顯示該步驟的詳細(xì)信息，包括渲染的目標(biāo)，使用的Shader以及Shader屬性等詳細(xì)信息。同時(shí)，Game視圖中也會(huì)展示該步驟渲染的結(jié)果。
Frame Debugger在優(yōu)化DrawCall和調(diào)試Shader時(shí)非常有用。

Memory Profiler

Memory Profiler是Unity分析內(nèi)存性能的進(jìn)階工具，可描繪更全面的內(nèi)存使用情況，使得性能優(yōu)化與內(nèi)存問(wèn)題檢測(cè)更為方便快捷。您可以使用它來(lái)檢查Unity應(yīng)用程序和Unity編輯器的內(nèi)存使用情況。您可以使用它來(lái)捕獲、檢查和比較內(nèi)存快照?？煺沼涗浟水?dāng)內(nèi)存分析器捕獲快照時(shí)，應(yīng)用程序使用的內(nèi)存是如何組織的。Memory Profiler還提供本機(jī)和托管內(nèi)存分配的概述，以評(píng)估應(yīng)用程序的內(nèi)存使用情況，并識(shí)別潛在的問(wèn)題，如內(nèi)存泄漏。
要避免應(yīng)用在容量有限的設(shè)備上出現(xiàn)內(nèi)存溢出崩潰的問(wèn)題，那么內(nèi)存優(yōu)化將是非常關(guān)鍵的一步。此外，如果項(xiàng)目需要發(fā)布至多個(gè)平臺(tái)，開發(fā)者則需要調(diào)整內(nèi)存占用，以最大化利用每個(gè)平臺(tái)。
Memory Profiler讓面臨這些挑戰(zhàn)的用戶能夠截取并審查游戲在特定時(shí)間點(diǎn)的內(nèi)存占用。
借助這些“快照”，你可以找出游戲中最占內(nèi)存的部分或崩潰的原因。

Memory Profiler需要使用Package Manager安裝，Package Manager窗口左上角點(diǎn)擊“+”，Add pacakge by name : com.unity.memoryprofiler
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Gmae View Statistics

在Unity的Game視圖包括一個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口，顯示您的應(yīng)用程序在運(yùn)行模式下的實(shí)時(shí)渲染信息。要打開此窗口，請(qǐng)單擊右上角的 Stats 按鈕。該窗口會(huì)在 Game 視圖右上角疊加顯示。它包含的統(tǒng)計(jì)信息對(duì)于優(yōu)化性能很有用。顯示的具體統(tǒng)計(jì)信息根據(jù)構(gòu)建目標(biāo)而有所不同。

Statistics 窗口的字段信息：

• FPS：當(dāng)前 Unity 每秒能夠繪制的幀數(shù)
• CUP main：處理一幀所花費(fèi)的總時(shí)間。包括 Unity 處理應(yīng)用程序的幀更新所花費(fèi)的時(shí)間，以及 Unity 在編輯器中更新場(chǎng)景視圖、更新其他編輯器窗口或處理僅編輯器任務(wù)所花費(fèi)的時(shí)間。
• CUP render thread：渲染一幀所花費(fèi)的時(shí)間。這個(gè)數(shù)字包括Unity處理游戲視圖的幀更新所花費(fèi)的時(shí)間；它不包括Unity在編輯器中花費(fèi)的時(shí)間。
• Batches：Unity 在一幀內(nèi)處理的批次總數(shù)。該數(shù)字包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)批次。
• Saved by batching：?? ?Unity 合并的批次數(shù)。為確保良好的批處理，應(yīng)盡可能在不同游戲?qū)ο笾g共享材質(zhì)。更改渲染狀態(tài)會(huì)將批次分成具有相同狀態(tài)的組。
• Tris：Unity 在一幀內(nèi)處理的三角形數(shù)。在針對(duì)低端硬件進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，這一點(diǎn)非常重要。
• Verts：Unity 在一幀內(nèi)處理的頂點(diǎn)數(shù)。在針對(duì)低端硬件進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，這一點(diǎn)非常重要。
• Screen：屏幕的分辨率及其使用的內(nèi)存量。
• SetPass calls：?? ?Unity 在一幀中切換用于渲染游戲?qū)ο蟮闹魍ǖ赖拇螖?shù)。一個(gè)著色器可能包含多個(gè)著色器通道，每個(gè)通道以不同的方式渲染場(chǎng)景中的游戲?qū)ο?。每個(gè) pass 都需要 Unity 綁定一個(gè)新的著色器，這可能會(huì)帶來(lái) CPU 開銷。
• Shadow casters：在一幀中投射陰影的游戲?qū)ο蟮臄?shù)量。
• Visible skinned meshes：Unity 在幀中渲染的帶蒙皮的網(wǎng)格渲染器的數(shù)量。
• Animation components playing：幀期間播放的動(dòng)畫數(shù)量(Animation)。
• Animatior components playing：幀期間播放的動(dòng)畫數(shù)量(Animatior)。

Scene View Draw Mode

在Unity的Scene視圖右上角最左側(cè)，可以改變Scene的繪制模式，不同的繪制模式有時(shí)對(duì)性能分析也有所幫助。

Shadow Cascades

使用顏色可以采用不同的級(jí)聯(lián)級(jí)別顯示場(chǎng)景的各個(gè)部分。此模式有助于正確設(shè)置陰影距離、級(jí)聯(lián)計(jì)數(shù)和級(jí)聯(lián)分割比率。請(qǐng)注意，此可視化方法會(huì)使用通常大于陰影距離的 Scene 視圖遠(yuǎn)平面，因此如果要將攝像機(jī)的游戲內(nèi)行為與小遠(yuǎn)平面匹配，可能需要縮短陰影距離。

Overdraw

將對(duì)象渲染為透明的“輪廓”。透明的顏色會(huì)累積,因此可以輕松找到一個(gè)對(duì)象繪制在另一個(gè)對(duì)象上的位置。顏色越亮表示Overdraw越高，可以簡(jiǎn)單的看出哪些地方過(guò)渡繪制。
比如在此模式下查看特效，如果發(fā)現(xiàn)特別亮，則說(shuō)明此特效Overdraw過(guò)高，應(yīng)考慮優(yōu)化。

Mipmaps

使用顏色代碼顯示理想的紋理大小:紅色表示紋理大于必要值(在當(dāng)前距離和分辨率下) ;藍(lán)色表示紋理可以更大。當(dāng)然,理想的紋理大小取決于游戲運(yùn)行的分辨率以及攝像機(jī)與特定表面的接近程度。
比如在此模式下瀏覽場(chǎng)景，如果發(fā)現(xiàn)有些地方特別紅，則說(shuō)明這個(gè)地方的貼圖Mipmap不合理，可以考慮壓縮貼圖。

Unity是個(gè)多平臺(tái)開發(fā)引擎，除了其內(nèi)置的性能分析工具，也可以通過(guò)導(dǎo)出對(duì)應(yīng)的平臺(tái)工程，使用對(duì)應(yīng)平臺(tái)原生的性能分析工具，如android studio, xcode

除了在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行性能分析，我們也可以在非運(yùn)行時(shí)對(duì)資源進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)性能優(yōu)化也是十分有幫助的。

UWA本地資源檢測(cè)

UWA，https://www.uwa4d.com ?致力于游戲/VR應(yīng)用性能診斷與優(yōu)化，這里主要介紹下它的本地資源檢測(cè)。

UWA本地資源檢測(cè)是對(duì)游戲、VR等項(xiàng)目工程的資源、代碼和設(shè)置等進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)的服務(wù)，是項(xiàng)目研發(fā)持續(xù)集成、持續(xù)交付流程中的重要一環(huán)，旨在為游戲研發(fā)制定資源與代碼規(guī)范，幫助研發(fā)團(tuán)隊(duì)快速發(fā)現(xiàn)和解決項(xiàng)目中的性能問(wèn)題以及可能出現(xiàn)的異常、錯(cuò)誤。研發(fā)團(tuán)隊(duì)可通過(guò)日常的自動(dòng)檢查，規(guī)范程序、美術(shù)成員的開發(fā)，從源頭上對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約成本。

到官網(wǎng)下載SDK后，解壓放在Editor，即可使用，它有很多類型的檢測(cè)，每次檢測(cè)掃描后會(huì)生成一份本地?cái)?shù)據(jù)，需要使用上傳工具上傳數(shù)據(jù)到網(wǎng)站后臺(tái)，然后登陸網(wǎng)站，可以查看分析報(bào)告。

詳細(xì)使用請(qǐng)參考：https://blog.uwa4d.com/archives/UWA_Pipeline40.html

Unity UPR 靜態(tài)資源檢測(cè)

Unity UPR，https://upr.unity.cn? 是Unity官方的專業(yè)團(tuán)隊(duì)，為企業(yè)用戶提供真人真機(jī)測(cè)試、遠(yuǎn)程報(bào)告診斷、自動(dòng)化集成以及私有云部署等定制化服務(wù)。這里主要介紹下它的靜態(tài)資源檢測(cè)
UPR 靜態(tài)資源檢測(cè)，不依賴 Unity Editor，通過(guò)無(wú)需安裝的可執(zhí)行程序，極快速的進(jìn)行資源掃描。UPR 可以將掃描結(jié)果直觀的展示出來(lái)，幫助開發(fā)者盡早發(fā)現(xiàn)資源文件中存在的問(wèn)題。

下載工具后解壓，使用assetcheck.exe命令行生成報(bào)告數(shù)據(jù)，可自行上傳數(shù)據(jù)到網(wǎng)站查看報(bào)告，也可提前在網(wǎng)站建好項(xiàng)目，工具會(huì)自動(dòng)上傳。