DrawCall

绘制调用，谁调用，调用谁，谁执行？

DrawCall是CPU对图形绘制接口的调用，CPU通过调用图形库（DirectX/OpenGL）接口，命令GPU进行渲染操作。

Draw Call与性能

很多时候我们会误以为DrawCall造成的性能问题是GPU切换渲染状态导致，其实这里的元凶是CPU。要理解这一点，我们就需要明白下面2个问题。

CPU和GPU是如何进行并行工作和交互的？

试想，渲染流程没用采用流水线的工作方式：CPU发送一个渲染命令之后，GPU立即执行渲染命令绘制图形，等到渲染任务结束之后，CPU才可以继续发送下一个渲染命令，这样显然影响工作效率。

采用渲染流水线后，CPU与GPU并行工作，独立而不相互依赖。这是通过命令缓冲区来实现的：命令缓冲区维护一个命令队列，CPU向其中发送命令，GPU从中取出命令并执行。命令有很多种，DrawCall是一种，其他命令还有改变渲染状态、设置渲染数据流等。

这种方式就类似于游戏开发的网络通信：维持一个消息队列，网络线程接收解析消息并将之添加到消息队列，游戏主线程更新时从中取出消息并做派发处理。

DrawCall是如何影响性能的？

每一次绘制CPU都要调用DrawCall，而在调动DrawCall前，CPU还要进行很多准备工作：检测渲染状态、提交渲染所需要的数据、提交渲染所需要的状态。

而GPU本身具有很强大的计算能力，可以很快就处理完渲染任务。

当DrawCall过多，CPU就会很多额外开销用于准备工作，CPU本身负载，而这时GPU可能闲置了。

做个试验：拷贝1000个总大小1M的文件（1000次准备和收尾工作）和单个大小为1M的文件，明显拷贝1000个文件要慢很多，DrawCall调用和这个很类似。

DrawCall优化：减少DrawCall

既然，我们已经知道DrawCall导致的性能问题在于DrawCall数量过多，那么我们优化的思路就是减少DrawCall。这里我们只讨论批处理（Batching）。

过多的DrawCall会造成CPU的性能瓶颈：大量时间消耗在DrawCall准备工作上。很显然的一个优化方向就是：尽量把小的DrawCall合并到一个大的DrawCall中，这就是批处理的思想。

使用批处理我们需要在CPU和RAM中合并网格，而合并网格本身是需要计算消耗，而且创建新网格也会占用内存。因此批处理的频次不宜太高，不然造成的消耗可能得不偿失。

使用批处理的注意事项：

1、合并的网格会在一次渲染任务中进行绘制，他们的渲染数据，渲染状态和shader都是一样的，因此合并的条件至少是：同材质、同贴图、同shader。最好网格顶点格式也一致。
2、尽量避免使用大量小的网格，当确实需要时，考虑是否要合并。
3、避免使用过多的材质，尽量共享材质。
4、网格合并的顶点数量有上限（Unity中好像是65535）。
5、合并本身有消耗，因此尽量在编辑器下进行合并。
6、确实需要在运行时合并的，将静态的物体和动态的物体分开合并：静态的合并一次就可以，动态的只要有物体发生变换就要重新合并。

Statistics统计面板

Statistics窗口，全称叫做Rendering Statistics Window，即渲染统计窗口（或渲染数据统计窗口），窗口中罗列出关于声音、图像、网络状况等多种统计信息。

FPS：Frames Per Second。1秒=1000毫秒，渲染一帧需要14ms，则1秒大约渲染70帧，70*14 = 980。表示引擎处理和渲染一个游戏帧所花费的时间，该数字主要受到场景中渲染物体数量和GPU性能的影响，FPS数值越高，游戏场景的动画显示会更加平滑和流畅。一般来说，超过30FPS的画面人眼不会感觉到卡，由于视觉残留的特性，光在视网膜上停止后人眼还会保持1/24秒左右的时间，因此游戏画面每秒帧数至少要保证在30以上。另外，Unity中的FPS数值仅包括此游戏Scene里更新和渲染的帧，编辑器中绘制的Scene和其它监视窗口的进程不包括在内。
CPU：获取到当前占用CPU进行计算的时间绝对值，或时间点，如果Unity主进程处于挂断或休眠状态时，CPU time将会保持不变。（计算每一帧的时间。）
Render thread：GPU渲染线程处理图像所花费的时间，具体数值由GPU性能来决定。
Batches：即Batched Draw Calls，是Unity内置的Draw Call Batching技术。

首先解释下什么叫做“Draw Call”，CPU每次通知GPU发出一个glDrawElements（OpenGl中的图元渲染函数）或者DrawIndexedPrimitive（DirectX中的顶点绘制方法）的过程称为一次Draw call，一般来说，引擎每对一个物体进行一次DrawCall，就会产生一个Batch，这个Batch里包含着该物体所有的网格和顶点数据，当渲染另一个相同的物体时，引擎会直接调用Batch里的信息，将相关顶点数据直接送到GPU，从而让渲染过程更加高效，即Batching技术是将所有材质相近的物体进行合并渲染。

对于含有多个不同Shader和Material的物体，渲染的过程比较耗时，因为会产生多个Batches。每次对物体的材质或者贴图进行修改，都会影响Batches里数据集的构成。因此，如果场景中有大量材质不同的物体，会很明显的影响到GPU的渲染效率。这里说几点关于Batches优化相关的方案。

虽然Unity引擎自带Draw Call Batching技术，我们也可以通过手动的方式合并材质接近的物体；
尽量不要修改Batches里物体的Scale，因为这样会生成新的Batch。
为了提升GPU的渲染效率，应当尽可能的在一个物体上使用较少的材质，减少Batches过多的开销；
对于场景中不会运动的物体，考虑设置Static属性，Static声明的物体会自动进行内部批处理优化。
Verts：摄像机视野（field of view）内渲染的顶点总数。
Tris：摄像机视野（field of view）内渲染的的三角面总数量。

◆ Camera的渲染性能受到Draw calls的影响。之前说过，对一个物体进行渲染，会生成相应的Draw call，处理一个Draw Call的时间是由它上边的Tris和Verts数目决定。尽可能得合并物体，会很大程度的提高性能。举个很简单例子，比如场景1中有1000个不同的物体，每个物体都有10个Tris；场景2中有10个不同的物体，每个物体有1000个Tris。在渲染处理中，场景1中会产生1000个Draw Calls，它的渲染时间明显比场景2慢。

 ◆ Unity stats视图中的Tris和Verts并不仅仅是视锥中的梯形内的Tris和Verts，而是Camera中 field of view所有取值下的tris和verts，换句话说，哪怕你在当前game视图中看不到这个cube，如果当你把field of view调大到179过程中都看不到这个cube，stats面板才不会统计，GPU才不会渲染，否则都会渲染，而且unity不会把模型拆分，这个模型哪怕只有1个顶点需要渲染，unity也会把整个模型都渲染出来。

 ◆新建一个空的场景，里边没有添加任何物体，为什么Status面板上显示有1.7k Tris以及5.0kVerts。这是因为空的场景自带默认的天空盒。点击Windows---Lighting打开Lighting下的Scene面板，把Skybox里的材质设为空，比如像我下图这样：


   可以看到，场景中的Tris数量变为2，Verts数量变为了4，这是由于摄像机存在的关系，删掉它，你就会发现Tris 和 Verts 都变为0了。

★Screen:获当前Game屏幕的分辨率大小，后边的2.1MB表示总的内存使用数值。

★SetPass calls：又碰到一个神奇的词“SetPass calls”。如果你是一个Unity的老用户，你可能会注意到原来的Stats面板的第一项是“Draw calls”，然而到了Unity5.X版本，Stats上没有了“Draw calls”，却多出来一项”SetPass calls“，那么这个玩意到底是做什么的？？？

之前有讲到Batches，比如说场景中有100个gameobject，它们拥有完全一样的Material，那么这100个物体很可能会被Unity里的Batching机制结合成一个Batch。所以用“Batches”来描述Unity的渲染性能是不太合适的，它只能反映出场景中需要批处理物体的数量。那么可否用“Draw calls”来描述呢？答案同样是不适合。每一个“Draw calls”是CPU发送个GPU的一个渲染请求，请求中包括渲染对象所有的顶点参数、三角面、索引值、图元个数等，这个请求并不会占用过多的消耗，真正消耗渲染资源的是在GPU得到请求指令后，把指令发送给对应物体的Shader，让Shader读取指令并通知相应的渲染通道（Pass）进行渲染操作。

我的上篇博文【U3D】进入shader编程的世界里有简单介绍过Shader，不懂的童鞋可以去看看。接着上边的问题进行说明，场景上有1个gameobject，希望能显示很酷炫的效果，它的Material上带有许多特定的Shader。为了实现相应的效果，Shader里或许会包含很多的Pass，每当GPU即将去运行一个Pass之前，就会产生一个“SetPass call”，因此在描述渲染性能开销上，“SetPass calls”更加有说服力。

★Shadow casters：表示场景中有多少个可以投射阴影的物体，一般这些物体都作为场景中的光源。

★visible skinned meshed：渲染皮肤网格的数量。

★Animations:正在播放动画的数量。

目前渲染统计窗口的参数就只有这些，如果你想了解更多的渲染信息，可以打开Unity的Profiler窗口（右键—AddTab—-Profiler），这儿你可以获取到更多的渲染数据，比如“Draw Calls”、”VBO Totals”、”VB Uploads”等等，还能实时观察CPU、内存和音频的使用情况。