Unity性能优化 — 物理模块

Unity性能优化 — 物理模块

我们曾在四年前对于Unity的主流模块的性能优化知识点逐一做过讲解,俗称“小白版”。随着这几年引擎本身、硬件设备、制作标准等等的升级,UWA也不断更新优化规则和方法并持续输出给广大开发者。作为"升级版"的性能优化手册,【Unity性能优化系列】将力图以浅显易懂的表达,让更多开发者可以受用。本期我们来继续分享物理模块相关的知识点。

在Unity自带的物理引擎中,物理模块的耗时主要来自FixedUpdate.PhysicsFixedUpdate和逻辑代码中的射线检测、碰撞检测等。FixedUpdate.PhysicsFixedUpdate函数的耗时构成主要有两部分:一个是Physics.Processing,一个是Physics.Simulate。一般来说,我们要关注这两个函数的堆栈,通过堆栈函数的调用次数、耗时占比来进一步定位原因。常见的影响性能的因素和优化对策有这些:

一、项目是否确实需要物理模块

首先,我们需了解Unity上Auto Simulation选项的开关机制。在Unity 2017.4以前无该选项,引擎会根据项目是否存在物理内容自动开启或关闭;在Unity 2017.4及以后该选项开放,默认为开启状态。

很多项目往往没有关注到物理模块开关与否,造成不必要的性能浪费。建议研发团队根据项目情况考虑是否开启物理模块,亦可考虑通过其它方案替代物理模块作用,以节省物理部分的耗时。

二、控制物理调用次数

在UWA的真人真机测评报告的物理模块中,我们可以看到物理更新次数的统计。

物理调用次数需着重关注以下两个参数:

1)Fixed Timestep
其决定了FixedUpdate的更新间隔,该值越大,每帧物理更新调用次数越少。但物理更新频率过低可能会造成部分机制异常,建议团队在可接受范围内尽量调高Fixed Timestep数值。

2)Maximum Allowed Timestep
这里我们需要先知道物理系统本身的特性,即当游戏上一帧卡顿时,Unity会在当前帧非常靠前的阶段连续调用N次FixedUpdate.PhysicsFixedUpdate,Maximum Allowed Timestep的意义就在于限制物理更新的次数。

Maximum Allowed TimeStep决定了单帧物理最大调用次数,该值越小,单帧物理最大调用次数越少。在Fixed Timestep为20ms的前提下,将Maximum Allowed Timestep从333ms下调为100ms,那么无论卡顿情况如何,该帧最多只会调用5次,而不是最多17次。

另外建议大家先优化其他模块,这样可以减少下一帧的物理更新次数。

三、Contact数量是否合理

Contact数量异常通常有以下两种情况:

1)Contact数量过多
需考虑是否存在不必要的物理碰撞检测,例如盾牌与地面的碰撞。

2)Contact数量为0且存在物理耗时
Contact数量为0代表项目中没有碰撞或者Trigger,在不使用布料模拟等其他物理特性的情况下,可以考虑将物理模块关闭,即关闭AutoSimulation。

四、减少Raycast使用

Raycast,也就是我们常说的射线检测,其耗时与射线数量成正比。要控制Raycast的耗时,最简单的办法就是控制射线数量。

但部分项目确实需要较多的Raycast,例如弹幕游戏中Raycast数量往往较多,这种情况下可以通过Job System下的RaycastCommand将Raycast的耗时从主线程转移到子线程上,进而减少其耗时。

五、Auto Sync Transforms

勾选Auto Sync Transforms后,发生Physics Query时,Unity会将Rigidbody/Collider的Tranform变化同步到物理引擎,如Position,Scale等。另外勾选AutoSimulation时,Unity会在每次物理更新的时候自动同步一次Rigidbody和Collider,所以当关闭AutoSimulation后,如果项目中使用了射线检测或者NGUI,通常需要Auto Sync Transforms进行勾选,否则会发生射线检测结果不准确或者UI事件不响应的情况。

同步操作在一般情况下的性能开销很低,通常只在超大场景,且有大量物体均加载到场景中,才会出现较高的耗时问题。

六、逻辑代码相关

这里的逻辑代码指的是MonoBehavior脚本中的void FixedUpdate函数,在Profiler中通常会显示为xxx.FixedUpdate,此函数的调用次数会受到物理更新次数的影响。

比如场景中有10个挂载了Monster.cs的小怪,且该脚本在void FixedUpdate中写了逻辑代码。那么在当前帧物理更新次数为3时,在Profiler中会看到这一帧的Monoster.FixedUpdate调用了10*3=30次。

通常我们建议尽量将代码写入到Update函数中,这样可以减少对应逻辑的执行次数,从而减少逻辑代码的耗时。

以上就是在优化物理模块性能时需要关注的一些问题和对应的方法,如何操作还需要大家结合项目实际情况。当然我们UWA已经开发的GOT Online和本地资源检测都已经提供了很丰富的检测功能,希望能成为大家优化物理模块的神助攻。

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