【Unity URP 小知识】SRP如何提升了性能-Toy模板网

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SRP如何提升了性能

渲染的原理

渲染过程，一般都是先设置各类状态（设置如何清除各种显卡中的帧缓冲，设置使用的Shader程序，设置要绘制的顶点数据（以及Shader中的顶点数据如何对应到这些顶点数据），设置要使用的Uniform变量，设置面剔除，设置深度缓冲、模板缓冲，Blend混合等等），然后调用DrawCall命令来绘制。

其中设置这些状态的过程Unity中就叫SetPassCall，而设置这些状态的命令的性能消耗是非常高的，特别是其中从内存传输数据到显卡内存中这些。

一、如何减少SetPassCall

既然SetPassCall这么耗性能，那么如何减少呢？在老版的Unity渲染流程中，可以发现有两大块可以节省很多性能：
1.在Shader使用中的很多Uniform变量，其实都是不变的（大部分时间），比如灯光那些（位置，方向，亮度之类的），相机的View矩阵、投影矩阵，以及自定义的一些也是很少变化的。这里的很少变化指的是，每一帧变化这种情况。
2.很多Uniform变量的数据只发生很小的改变，也要对这个整个Uniform进行重新设置数据。同时，Uniform变量本身也是有数量限制的。

鉴于以上原因，以OpenGL为例子，他提供了一种方法来优化上面的情况，即UBO(Uniform Buffer Object)对象与Uniform Block（Uniform块），在DX中或者Unity中叫常量缓冲区。
即可以上传一个全局的Uniform组合块，他们可以在各种Shader中通用，不用每渲染一个物体，就要设置一次这些Uniform的值，同时还提供了接口来修改这个块中的一部分值。

这样当渲染相同Shader的时候，将那些相同的Uniform变量组合到一起，就可以节省多次设置这些状态值的开销。
同时如果有部分值变化了，也可以通过只修改部分的接口，来提升整体的性能。

二、OpenGL中的UBO使用

1.设置块布局

由于硬件不同所以在构造uniform组合时，要明确规定这个组合的数据要如何分布，所以在Shader中要明确设置布局（这里是std140布局，默认的共享布局方式会导致不同的内存分布）。

layout (std140) uniform ExampleBlock
{
    float value;
    vec3  vector;
    mat4  matrix;
    float values[3];
    bool  boolean;
    int   integer;
};

这样在内存设置好对应的内存布局后，就可以映射到对应的显卡内存中。

2.创建并使用Uniform Buffer Object

代码如下（示例）：

unsigned int uboExampleBlock;
glGenBuffers(1, &uboExampleBlock);
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, uboExampleBlock);
glBufferData(GL_UNIFORM_BUFFER, 152, NULL, GL_STATIC_DRAW); // 分配152字节的内存
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, 0);

这样就可以申请并设置对应的缓冲对象数据，然后去填充这个数据：

glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, uboExampleBlock);
int b = true; // GLSL中的bool是4字节的，所以我们将它存为一个integer
glBufferSubData(GL_UNIFORM_BUFFER, 144, 4, &b); 
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, 0);

3.Shader与Uniform Buffer Object绑定

由于UBO可能有多个，Shader中的Uniform Buffer Block也可能有多个，所以需要一种方式来映射他们。OpenGL中使用绑定点的方式来映射。

UBO的绑定：

glBindBufferBase(GL_UNIFORM_BUFFER, 2, uboExampleBlock); 
// 或
glBindBufferRange(GL_UNIFORM_BUFFER, 2, uboExampleBlock, 0, 152);

对应Shader中的绑定

unsigned int lights_index = glGetUniformBlockIndex(shaderA.ID, "Lights");   
glUniformBlockBinding(shaderA.ID, lights_index, 2);

这样Shader中的Uniform Buffer Block就知道去哪一个UBO去取数据了，且已经分配好布局，能搞正常拿到对应的数据。

4.修改部分数据

如果我们想只修改其中的一部分数据，我们可以

glBufferSubData(GL_UNIFORM_BUFFER, 144, 4, &b);

来修改一个UBO中的一部分数据。

总结

Unity使用SRP时，对我们封装了上面类似OpenGL的一大串功能设置及相关功能，且做到各个平台兼容。SRP Batch就是利用全局的数据缓冲的方式，以及局部修改的方式，来帮助提高渲染性能。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-533371.html

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