移动端GPU性能深度优化分析

对于开发一款游戏，大多数的开发人员仅仅停留在会使用Unity提供的组件来做游戏开发，至于这些组件的底层是什么？渲染队列、深度写入以及Overdraw这些涉及到GPU的名词到底是什么？如何根据GPU性能指标来调优？这些基本上对于大多数开发人员都是陌生的。 

对于有机会去手写Shader的开发人员，是否对Shader有足够的了解，在兼顾GPU性能的同时又可以实现完美的效果？ 

该课程从移动端GPU的架构入手，深入各种GPU性能指标来逐个分析哪些特性会拖垮GPU性能，小到数据类型，大到GPU硬件缓冲去全方位分析GPU性能的提升。 

1. 移动端GPU架构简介
2. GPU性能指标
3. Shader代码优化
4. 以“水”特效实例从硬件层到软件层进行性能一步一步调优 

作者于洋，Unity技术专家、引擎组组长。曾就职于人人网、Kabam、竞技世界。从事游戏开发十余年，经历了从Flash到Unity的游戏开发过程，长期从事游戏渲染和性能优化相关工作，对PBR、云、雾、地形、URP管线等有深入研究，曾参与过《Legacy of Zeus》、《荒岛求生》、《mythwar puzzle》等游戏的渲染和性能优化工作，乐于分享渲染和优化的相关技术。

---

目录

1｜简介
2｜移动端GPU架构简介
3｜测试条件和小程序
4｜采集GPU性能指标
5｜结论分析
6｜Shader代码优化
7｜“水”特效优化

---

本篇转载自《移动端GPU性能深度优化分析》的第1节。
 

1｜简介 

现在市面上的手机游戏，不管是哪一种类型的，在场景设计上，不论是大世界、小城镇、森林、哪怕是沙漠中，或多或少都会出现“海”、“湖”等自然景观组成因素，以下我们统称为“水”特效，如下图，出自手游《原神》。 

有的手游中甚至为了还原逼真效果，对“水”特效加上了一些计算较为复杂，严重拖慢GPU性能的效果，比如“折射”、“反射”、甚至海底“焦散”，这些效果如果真的按照场景中动态实时渲染的话，对于移动设备来说，压力会相当大。如果遇上了低端机，比如红米7A、早期的摩托罗拉、LG等几款机型，想要实时跑起来这些效果，更是难上加难。 

本文将从移动端GPU架构、渲染队列、ZWrite、OverDraw等硬件方面和Shader代码复杂度方面，结合GPU性能分析工具对GPU性能从浅入深进行分析，最后拿“水”特效这个实例讲述如何在低端机设备上通过优化GPU，提高帧率。

对于GPU的优化，一般从带宽、OverDraw、Shader复杂度等方面来考虑，本文将涉及到OverDraw和shader复杂度方面，带宽优化后续文章会涉及到。 

OverDraw是当同一个像素被进行多次绘制导致的一种现象。这种现象会产生比较严重的填充率问题。要理解OverDraw， 我们必须要知道Unity场景中渲染对象的渲染顺序。在不同渲染队列中的对象也是按照不同的顺序进行排列。比如，Unity在几何体队列（Geometry Queue）中，是按照从前到后（front-to-back）的顺序来对几何体进行绘制，这样可以最小化OverDraw，但是在透明队列（Transparent Queue）中，是按照从后到前（back-to-front）的顺序来实现屏幕上物体的透明效果。 

OverDraw的优化是一个比较复杂的话题，没有一个万能的解决方案，但是我们可以通过减少那些无法自动排列的渲染对象的重叠（Overlapping）。从Unity的Scene视图着手研究，在我们编辑器下的Draw Mode里可以让我们看到当前场景中的OverDraw情况。

---

以上就是《移动端GPU性能深度优化分析》的第1节，此篇文章比较适合从事游戏开发的Unity客户端开发人员、希望提升GPU性能优化能力的人以及对性能优化以及Shader感兴趣的同学。 

读完全篇后你会深入了解移动端GPU架构，对各种GPU性能指标的调优技能提升，并优化书写Shader的能力。 

作者的另一篇文章《深入UGUI Mask组件原理和性能深度优化》也同时上线，组合购买仅需19.9元。