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Unity3D研究院GPU Instancing实战(九十七)

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Unity3D研究院GPU Instancing实战(九十七)
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最近将GPU Instancing应用在游戏中,遇到了一些坑和大家分享一下,我们用的版本是unity2017。前面说了GPU Instancing目前适合游戏中的草、石头等元素较多的地方。

首先需要开发一个刷地表的编辑器,试想一下如果场景上的草每个都要美术手动的去摆这得多麻烦啊,如下图所示,根据网格和材质动态的在地形上刷地表。

刷地表的代码如下所示

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) {
		//点击种草
	}
 
	if (e.type == EventType.MouseDrag && !e.alt && e.button == 0) {
 
		//拖动种草
	}
 
	if (Physics.Raycast (worldray, out m_Hit,500f,1 << LayerMask.NameToLayer("GInstances"))) {
	
		//种草椭圆区域
		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 ();
	}
}

刷出来的元素就是每个不同的游戏对象,编辑模式下可以还可以单独的调整它们。不过这又带来另一个问题,如果美术刷了几万个草元素,总不能运行时也管理这些游戏对象吧。上篇文章我们也讲过,GPU Instancing使用游戏对象的方式效率是最低的,所以我们需要使用Graphics.DrawMeshInstanced()一次性将元素画出来,不需要游戏对象。

所以在编辑模式下我们还需要一个保存的功能,就是将美术刷出来的草元素每个的位置、旋转、缩放、顶点色、序列化在本地,我是将游戏对象的矩阵序列化在本地的。如下图所示,运行时就不需要游戏对象了,使用Graphics.DrawMeshInstanced()一次画出来,只占用一个drawcall。

Graphics.DrawMeshInstanced()这方法还有两问题

1.一次最多画1023个元素,如果超出就会报错,所以需要将草进行分类管理。

2.它不提供裁切的功能,也就是说摄像机看不到的地方,这些草是不会被剔除掉的,依然会被渲染。

解决这个问题,为了避免运行时暴力的for循环来判断是否在视野内,我采取的方法是预先将场景分成20X20若干个格子(可根据游戏的可视范围而定)根据玩家的位置,始终只渲染周围9个格子内的草元素,这样将大幅度减少运行时for循环的次数。

如果每个草的顶点色是不一样的怎么办呢?接着我们看看C#这边如何将参数传到shader中,如下代码所示,创建MaterialPropertyBlock以后就可以将参数以及对应的值传递给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中可以接受这些值,在vs和ps中处理 。

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

毕竟opengl es2.0的手机是不支持的,所以我们还需要做个容错机制。 可以判断出来手机是否支持 SystemInfo.supportsInstancing

最后如果有什么建议或者意见欢迎在下面留言!

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