演講內容

大家好，我叫徐宇峰，負責《球球大作戰》的性能優化。

《球球大作戰》現在擁有五億多的玩家，為了吸引如此龐大的玩家群體，我們提供給玩家更炫更酷的皮膚，這些美輪美奐的皮膚，讓《球球大作戰》的游戲畫面更加絢麗多彩，但隨著皮膚日益精致，性能問題開始日益突出。
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我們的皮膚正面看起來很簡單，從側面看，皮膚由精美模型與很多特效層組合而成。

皮膚的材質大部分為半透明。大量的半透明材質無法合批渲染，導致單套皮膚Draw Calls達到82個，面數1.1萬以及骨骼40個。
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《球球大作戰》最核心技能就是分身吃球，而當玩家分身之后，Draw Calls更是暴漲，游戲中玩家最大16分身時，Draw Calls有820多，面數達17.7萬。
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在實際游戲中，多玩家多皮膚分身后，Draw Calls經常能輕松過千，下面視頻是我們內部的極限測試版情況。

大家能看到，Draw Calls最低有400-500，最高達到2000多,如此高的Draw Calls導致游戲的幀率急劇下降，卡頓嚴重。而球球作為一款競技游戲，性能與體驗至關重要。
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我們團隊采用各種優化方法：
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• 模型貼圖合并：模型與貼圖盡可能的合并在一起，利用Unity的動態合批渲染，減少Draw Calls。
• 減少半透明材質：半透明會帶來融合運算，其次重疊的半透明物體無法合批渲染，導致Draw Calls增加。
• 減少粒子系統：粒子會增加CPU運算，還會增加Draw Calls，每套皮膚的粒子數量我們控制在40個以內.
• LOD系統
• 降低分辨率：皮膚的貼圖普遍采用512k，部分貼圖在低端機器上降低到256k。

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我們來看看優化對比。

下面視頻是一個LOD系統的效果對比，左邊是高性能機型高畫質，右邊是低端機型流暢畫質。左右相互對比可以看到，右邊的皮膚少了些特效與動畫，貼圖分辨率也相應降低。

通過以上優化，游戲性能大約提升52%，但畫面品質同樣遭受損失，在中低端機器上尤為明顯，這點很容易引起玩家的不滿。

美術團隊也希望所有機型，畫面盡可能的完美，并且過少Draw Calls極大限制了美術的高水平發揮。
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《球球大作戰》優化的難點是皮膚分身后Draw Calls暴漲的問題。

我們想到用RenderTexture來降低Draw Calls峰值，但皮膚有太多半透明，渲染管線中對于透明相關的處理是在管線后期進行的。由于不同物體是按照順序渲染的，對透明的處理方式是混合，實際上就是shader輸出顏色與此像素位置已有顏色的合并過程。

下圖中的混合公式是Unity中最標準的混融模式Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha。
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假設將Camera背景的顏色設置為全黑色(0001)或全白色(1111)，分別進行渲染，渲染后的顏色分別為Cblack、Cwhite，得到公式1和2。公式中藍色為已知數，紫色為未知數，2個公式可以求出2個未知數。

具體代碼請參考：

下面看看具體制作流程。
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我們把原資源用單相機渲染到RenderTexture，相機每幀切換黑白背景，形成連續序列幀，這是因為單個相機能節省更多的Draw Calls，但如果動畫速度過快，就必須使用雙相機保證品質。

RT經過GPU做算法剔除，輸出到多張RenderTexture。RT我們采用512分辨率，一共40張，格式為ARGBHalf，真機占用內存約為20兆，目前市面上主流手機內存大部分為2G以上，所以內存很充足。具體用到那種分辨率與RT數量的多少，需要根據不同機型做適當調整。
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多張帶RT的RenderTexture組成一套序列幀，利用Plane切換RT做成序列幀動畫。序列幀會循環渲染，從RT1渲染到40，再回到第1張。

Plane讀取RT時也是循環讀取，最后序列幀動畫放到場景中與半透明背景，半透明皮膚以及UI等進行融合。

下面我們來看看原資源與RT資源的實時效果對比。這是原素材與RenderTexture的實時效果對比，原素材由十幾層特效疊加，而RenderTexture只有單個面。

大家看看不同資源的效果對比，新技術首先必須保證美術品質才能投入使用。
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在美術品質保證后，再看看優化前后Draw Calls對比。

當分身不斷增加時，Draw Calls以線性增長，大家可以看看下面的Draw Calls圖表，從最開始63暴漲至900多。

在RT模式下，分身的增加帶來Draw Calls的個位數增加，同時可以看到在RT模式下，因為我們利用多張RenderTexture，每個分身的動畫幀是錯開的，動畫并不完全一樣。
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我們再看看真機數據對比，測試平臺為普通千元機。

如下圖所示，左圖分身數從1至16，普通模式Draw Calls從63暴漲至917，翻了14.5倍，每一次分身數量的翻倍都讓Draw Calls劇烈變化。而RT模式從64到83只增加19個。

有圖CPU消耗圖，在RT模式下，CPU的消耗非常平穩，而普通模式最大分身時消耗已經翻倍。
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再來看看FPS與內存消耗。

如下圖所示，手機號碼幀率在普通模式下，16分身幀率已經降低到25，加上UI與其它邏輯消耗，已經產生游戲卡頓。而RT模式幀率非常平穩。

內存方面因為RT用了40張16位的512貼圖，內存大約多20MB，這是RT模式唯一消耗點。實際應用中我們會根據機器的內存容量，控制RT的數量與分辨率。

《球球大作戰》同屏有上千物體，每幀數千個物體的位置、大小、動畫、網絡數據等伴隨著產生大量邏輯運算。

主要邏輯有：
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• 利用插值函數使物體的移動更加平滑。
• 玩家吃球后重量會增加：根據重量來計算球的尺寸與前后位置，尺寸越大物體越靠近攝像機。
• AI狀態機：玩家根據游戲狀態，如二個玩家距離接近時，會播放調侃動畫，吃掉其他玩家時播放炫耀動畫；
• 相機視野計算：玩家所有球的數量與尺寸變化，都伴隨著相機位置與FOV調整，每個分身必須在相機視野內，最大分身盡可能處于屏幕中心；
• 其它邏輯：還有網絡數據解壓縮、解密、背景迷霧、UI運算等。

以上這么多的實時運算量會對CPU產生巨大壓力。
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我們利用Unity 2018的ECS系統，把所有邏輯做分類，純邏輯運算做成PureECS，其他部分做成HybridECS。數千物體的邏輯運算，盡可能分配到多個核心。

這極大的提升游戲性能，并且更快更復雜的運算讓物體的移動、旋轉更加平滑和細膩，增強游戲的用戶體驗。
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上述的優化方法，部分處于《球球大作戰》的試用階段，我們一直都在不斷嘗試和創新，使用各種優化方式，讓《球球大作戰》擁有更好的用戶體驗，并不斷煥發新的活力！

我的演講到此結束，謝謝大家。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的《球球大作战》游戏优化之路（下）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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