【Unity TIL】Unity 通过 DrawInstance 一次绘制多个实例（三）
游戏开发中，可能会碰到一次绘制多个拥有相同 mesh 的物体，它们可能是位置，旋转等不同，或者是材质的某些参数不同，我们要做的就是配合 Unity 的渲染方式，尽可能地减少绘制的操作。
由于下文主要讨论的是 DrawInstance 和 MaterialPropertyBlock，所以其他的一下影响合批的内容没有讨论。
动态合批
绘制多个相同 Mesh，相同 Material 的物体时，打开 Material 的 Gpu Instance 选项，在满足顶点限制的条件下，会进行动态合批（动态合批需要打开）。
不同 Material 会打断合批
修改 Material 的参数，这样会打断合批。并且 Unity 会为每一个物体创建一个 Material 的实例。
public class TestDrawInstance : MonoBehaviour
{
public Transform[] Cubes;
void Start()
{
foreach (var cube in Cubes)
{
cube.GetComponent<Renderer>().material.
SetColor("_Color", new Color(
Random.Range(0f, 1f),
Random.Range(0f, 1f),
Random.Range(0f, 1f)));
}
}
}
通过 MaterialPropertyBlock 避免创建 Material 实例
这时可以借助 MaterialPropertyBlock 来设置不同的属性，但是这只会节省，创建多个 Material 的消耗，并不会影响到渲染，依然会打断合批。 不会打断，满足动态合批的条件时，会进行合批。
MaterialPropertyBlock propertyBlock = new MaterialPropertyBlock();
foreach (var cube in Cubes)
{
// 设置不同的属性
propertyBlock.SetColor("_Color", new Color(
Random.Range(0f, 1f),
Random.Range(0f, 1f),
Random.Range(0f, 1f)));
// 设置 PropertyBlock 替代设置 material 属性
cube.GetComponent<Renderer>()
.SetPropertyBlock(propertyBlock);
}
DrawMeshInstanced 一次性绘制
直接使用 DrawMeshInstanced API 也可以达到合批的作用，但是无法设置不同的参数。同时需要注意一次 DrawInstance 调用最多绘制 1023 个物体的限制。
public Transform[] Cubes;
private Material drawMat;
Mesh drawMesh;
Matrix4x4[] trsMat;
private void Update()
{
// 使用 DrawInstance 绘制一次性绘制
drawMat = Cubes[0].GetComponent<Renderer>().sharedMaterial;
drawMesh = Cubes[0].GetComponent<MeshFilter>().sharedMesh;
trsMat = new Matrix4x4[Cubes.Length];
for (int i = 0; i < Cubes.Length; i++) {
trsMat[i] = Matrix4x4.TRS(
Cubes[i].position,
Cubes[i].rotation,
Cubes[i].lossyScale);
Cubes[i].GetComponent<Renderer>().enabled = false;
}
Graphics.DrawMeshInstanced(
drawMesh,
0,
drawMat,
trsMat,
Cubes.Length,
null,
ShadowCastingMode.Off,
false
);
}
DrawMeshInstanced 配合 MaterialPropertyBlock 进行绘制
DrawMeshInstanced 和 MaterialPropertyBlock 同样是可以进行配合的，但是需要编写能处理 MaterialPropertyBlock 数据的 shader。
首先要 编写支持 GPU Instancing 的 Shader。以顶点片元 shader 为例，需要如下步骤
- 开启 gpu instance。
#pragma multi_compile_instancing - 在结构体中添加 id 声明。
UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID - 定义数据。
- setup，在 vert/frag 中使用需要先
UNITY_SETUP_INSTANCE_ID。在 frag 中使用还要在 vert 中使用UNITY_TRANSFER_INSTANCE_ID - 获取数据。
UNITY_ACCESS_INSTANCED_PROP
shader sample
Shader "Custom/TestDrawInstance"
{
Properties
{
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
}
SubShader
{
Tags { "RenderType"="Opaque" }
LOD 100
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
// make fog work
#pragma multi_compile_fog
// 1. 开启 gpu instancing
#pragma multi_compile_instancing
#include "UnityCG.cginc"
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
// 2. 在数据中添加一个语义为 SV_InstanceID 的元素
// 在 vertex 中使用
UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
};
struct v2f
{
float2 uv : TEXCOORD0;
UNITY_FOG_COORDS(1)
float4 vertex : SV_POSITION;
// 2. 在数据中添加一个语义为 SV_InstanceID 的元素
// 在 fragment 中使用
UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
};
// 3. 定义数据, name 为任意字符串, START 和 END 成对使用
UNITY_INSTANCING_BUFFER_START(Props)
// 定义一个实例属性
UNITY_DEFINE_INSTANCED_PROP(float4, _Color)
UNITY_INSTANCING_BUFFER_END(Props)
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
// 4. setup
UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(v);
// 在 fragment 中使用，需要在此进行设置
UNITY_TRANSFER_INSTANCE_ID(v, o);
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.vertex);
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
// 4. setup
UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(i);
// sample the texture
fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
// 5. 获取实例数据
col = UNITY_ACCESS_INSTANCED_PROP(Props, _Color);
// apply fog
UNITY_APPLY_FOG(i.fogCoord, col);
return col;
}
ENDCG
}
}
}
使用代码控制绘制
public class TestDrawInstance : MonoBehaviour
{
public Transform[] Cubes;
private Material drawMat;
private Mesh drawMesh;
private Matrix4x4[] trsMat;
private MaterialPropertyBlock instanceBlock;
private Vector4[] colors;
private void Start()
{
drawMat = Cubes[0].GetComponent<Renderer>().sharedMaterial;
drawMesh = Cubes[0].GetComponent<MeshFilter>().sharedMesh;
trsMat = new Matrix4x4[Cubes.Length];
colors = new Vector4[Cubes.Length];
instanceBlock = new MaterialPropertyBlock();
for (int i = 0; i < Cubes.Length; i++)
{
colors[i] = new Vector4(
Random.Range(0f, 1f),
Random.Range(0f, 1f),
Random.Range(0f, 1f),
1);
Cubes[i].GetComponent<Renderer>().enabled = false;
}
instanceBlock.SetVectorArray("_Color", colors);
}
private void Update()
{
for (int i = 0; i < Cubes.Length; i++) {
trsMat[i] = Matrix4x4.TRS(
Cubes[i].position,
Cubes[i].rotation,
Cubes[i].lossyScale);
}
Graphics.DrawMeshInstanced(
drawMesh,
0,
drawMat,
trsMat,
Cubes.Length,
instanceBlock,
ShadowCastingMode.Off,
false
);
}
}
