Unity粒子特效自检工具

FeastSC · 发表于 2022-11-24 09:58

在做这个粒子自检工具之前呢, 技术部门给过美术组各种规范,但是几乎没有遵守到位.都是直到项目中出现各种问题之后才去缝缝补补,此时再次修改费时费力.还会遇到各个部门的弹皮球和效果上的激烈针锋. 为此我做了这个自检工具可以让美术同学实时了解自己特效的问题. 同时还基于此做了jenkies自动化工具,每天定时将整个项目的资源跑一遍,找出问题资源. 将错误问题及早发现并消灭.
影响粒子特效性能的部分

特效场景所用的表现都是由粒子特效, 拖尾Trial, 通过animator控制的meshrenderer和skinrenderer构成.
粒子特效中发射器,粒子数,预热, 网格和贴图, overdraw, 屏占比是几个重要的指标参数.使用的这些度会影响整体性能, 过多的发射器直接增大内存(一个接近50k),序列化时间增加drawcall, 粒子数和粒子预热会直接影响CPU. 网格和贴图会直接增加IO加载,内存和GPU带宽.overdraw重绘对GPU影响显著 .

.屏占比过大也会影响PGPU不过很多时候是特效使用了较大的粒子,但是实际Game窗口很小

同时还需要注意冗余资源的清除, 这是unity为了方便使用会记录历史资源,比如一个材质球使用了一个shader并给他赋值了一个贴图随后有替换了shader并赋值了新的参数,这时候会保留对之前的贴图的引用关系.同样keyword也会残留,这个会打断合批. 还有粒子系统一开始使用mesh渲染随后替换成了广告板模式.
获取运行指标数据

发射器数量,这个很好处理直接获取

var m_ParticleSystems = GetComponentsInChildren<ParticleSystem>();

运行时的粒子数量,这个需要使用Unity未暴露的API

//通过反射获取粒子数的方法
MethodInfo m_CalculateEffectUIDataMethod = typeof(ParticleSystem).GetMethod(&#34;CalculateEffectUIData&#34;,
BindingFlags.Instance | BindingFlags.NonPublic);
//当前系统的粒子数
int m_ParticleCount = 0;
var m_ParticleSystems = GetComponentsInChildren<ParticleSystem>();
foreach (var ps in m_ParticleSystems)
{
int count = 0;
object[] invokeArgs = {count, 0.0f, Mathf.Infinity};
m_CalculateEffectUIDataMethod.Invoke(ps, invokeArgs);
count = (int) invokeArgs[0];
m_ParticleCount += count;
}

预热开启参数

var particleSystemlist = go.GetComponentsInChildren<ParticleSystem>(true);
foreach (ParticleSystem item in particleSystemlist)
{
if (item.main.prewarm)
{
// to do;
}
}

网格和贴图的统计. 贴图可以通过获取使用的材质球,然后使用material.GetTexturePropertyNameIDs() 获取所有的贴图资源,如下可以获得贴图的数量,长宽,总内存大小

overdraw和屏占比的计算稍微复杂些原理是通过相机每帧捕获一次特效的RT, 渲染的时候替换原shader,将g通道增加0.04, 然后shader混合改为oneone. 最后读取rt各个像素上g通道的值,除以0.04,就得到该像素点的绘制次数.将每帧的总像素绘制次数除以帧数得到平均overdraw, 将每帧绘制的像素总数除以rt像素总数得到屏占比 . 该算法参考了如下. shader如下:

Shader &#34;ParticleProfiler/OverDraw&#34;
{
SubShader
{
      Tags { &#34;RenderType&#34; = &#34;Transparent&#34; &#34;Queue&#34; = &#34;Transparent&#34; }
      LOD 100
      Fog { Mode Off }
      ZWrite Off
      ZTest Always
      Blend One One

      Pass
      {
         CGPROGRAM
         #pragma vertex vert
         #pragma fragment frag

         #include &#34;UnityCG.cginc&#34;

         struct appdata
         {
            float4 vertex : POSITION;
         };

         struct v2f
         {
            float4 vertex : SV_POSITION;
         };

         v2f vert(appdata v)
         {
            v2f o;
            o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
            return o;
         }

         fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
         {
            return fixed4(0.1, 0.04, 0.02, 0);
         }
         ENDCG
      }
}
}
//记录每帧像素渲染数据
      public void RecordFramePixelData(EffectEvlaData effectEvlaData)
      {
         int pixTotal = 0;
         int pixActualDraw = 0;

         GetCameraOverDrawData(out pixTotal, out pixActualDraw);

         // 历史数据+1
         effectEvlaData.UpdateOneData(pixTotal, pixActualDraw);
      }

      public void GetCameraOverDrawData(out int pixTotal, out int pixActualDraw)
      {
         if (!_camera)
         {
            pixTotal = 0;
            pixActualDraw = 0;
            return;
         }

         //记录当前激活的渲染纹理
         RenderTexture activeTextrue = RenderTexture.active;

         //渲染指定范围的rt，并记录范围内所有rgb像素值
         _camera.targetTexture = rt;
         _camera.Render();
         RenderTexture.active = rt;
         Texture2D texture = new Texture2D(rt.width, rt.height, TextureFormat.ARGB32, false);
         texture.ReadPixels(new Rect(0, 0, rt.width, rt.height), 0, 0);
         GetOverDrawData(texture, out pixTotal, out pixActualDraw);

         //恢复之前激活的渲染纹理
         RenderTexture.active = activeTextrue;
         Texture2D.DestroyImmediate(texture);
         rt.Release();
         _camera.targetTexture = null;
      }

      public void GetOverDrawData(Texture2D texture, out int pixTotal, out int pixActualDraw)
      {
         var texw = texture.width;
         var texh = texture.height;

         var pixels = texture.GetPixels();

         int index = 0;

         pixTotal = 0;
         pixActualDraw = 0;

         for (var y = 0; y < texh; y++)
         {
            for (var x = 0; x < texw; x++)
            {
                  float r = pixels[index].r;
                  float g = pixels[index].g;
                  float b = pixels[index].b;

                  bool isEmptyPix = IsEmptyPix(r, g, b);
                  if (!isEmptyPix)
                  {
                     pixTotal++;

                     int drawThisPixTimes = DrawPixTimes(r, g, b);
                     pixActualDraw += drawThisPixTimes;
                  }

                  index++;
            }
         }
      }

      //计算单像素的绘制次数，为什么是0.04，请看OverDraw.shader文件
      public int DrawPixTimes(float r, float g, float b)
      {
         return Mathf.CeilToInt(g / 0.039f);
      }

      public bool IsEmptyPix(float r, float g, float b)
      {
         return r == 0 && g == 0 && b == 0;
      }

清除冗余资源, 这里主要就是材质球的无用贴图和keyword还有发射器的不使用的mesh

//清除无用mesh
ParticleSystemRenderer[] renders =
                        gameObject.GetComponentsInChildren<ParticleSystemRenderer>(true);
foreach (var renderer in renders)
{
if (renderer.renderMode != ParticleSystemRenderMode.Mesh)
{
renderer.mesh = null;
}
}
//不能使用预热
ParticleSystem[] pss = gameObject.GetComponentsInChildren<ParticleSystem>(true);
foreach (var ps in pss)
{
ParticleSystem.MainModule main = ps.main;
main.prewarm = false;
}
private static void ClearMatProperteies(Material material)
      {
         if (material)
         {
            //remove unuse keyword
            List<string> materialKeywordsLst = new List<string>(material.shaderKeywords);
            List<string> notExistKeywords = CheckMaterialShaderKeywords(material);
            foreach (var each in notExistKeywords)
            {
                  materialKeywordsLst.Remove(each);
            }

            material.shaderKeywords = materialKeywordsLst.ToArray();
            //remove unuse texture
            SerializedObject psSource = new SerializedObject(material);
            SerializedProperty emissionProperty = psSource.FindProperty(&#34;m_SavedProperties&#34;);
            SerializedProperty texEnvs = emissionProperty.FindPropertyRelative(&#34;m_TexEnvs&#34;);

            if (CleanMaterialSerializedProperty(texEnvs, material))
            {
                  Debug.LogError(&#34;Find and clean useless texture propreties in &#34; + material.name);
            }

            psSource.ApplyModifiedProperties();
            EditorUtility.SetDirty(material);
         }
      }

      //true: has useless propeties
      private static bool CleanMaterialSerializedProperty(SerializedProperty property, Material mat)
      {
         bool res = false;
         for (int j = property.arraySize - 1; j >= 0; j--)
         {
            string propertyName = property.GetArrayElementAtIndex(j)?.FindPropertyRelative(&#34;first&#34;).stringValue;

            if (!mat.HasProperty(propertyName))
            {
                  if (propertyName.Equals(&#34;_MainTex&#34;))
                  {
                     //_MainTex是内建属性，是置空不删除，否则UITexture等控件在获取mat.maintexture的时候会报错
                     if (property.GetArrayElementAtIndex(j).FindPropertyRelative(&#34;second&#34;)
                              .FindPropertyRelative(&#34;m_Texture&#34;).objectReferenceValue != null)
                     {
                        property.GetArrayElementAtIndex(j).FindPropertyRelative(&#34;second&#34;)
                              .FindPropertyRelative(&#34;m_Texture&#34;).objectReferenceValue = null;
                        Debug.Log(&#34;Set _MainTex is null&#34;);
                        res = true;
                     }
                  }
                  else
                  {
                     property.DeleteArrayElementAtIndex(j);
                     Debug.Log(&#34;Delete property in serialized object : &#34; + propertyName);
                     res = true;
                  }
            }
         }

         return res;
      }使用方法

给预设挂上脚本ParticleProfile, 选好特效等级然后点击start即可看到性能报告

测试工程链接: https://pan.baidu.com/s/1qkwugqcTSrmotW5H8mRS9A?pwd=rv0a 提取码: rv0a

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