Tuanjie 1.6.0版本針對小游戲平臺引入了一項令人心動的新能力--GPUResident Drawer，它可以幫助降低復雜場景的繪制功耗，提升復雜場景的渲染性能。通過優(yōu)化CPU側(cè)的負載，它使得開發(fā)者能在保證性能的前提下，制作出場景更加復雜且效果出眾的小游戲。這一能力也同時會讓iOS、Android等平臺有一定的受益。

GPU Resident Drawer 是如何工作的？

• 利用BatchRendererGroup進行快速合批（渲染場景常駐GPU，減少渲染參數(shù)提交）

• 更好的利用GPU Instancing，減少draw call調(diào)用
  

從而降低 CPU 負載并提升幀率。

關鍵特性

• 使用傳統(tǒng)GameObject + Renderer組織的場景，可自動獲取BatchRendererGroup的高效合批，無需對現(xiàn)有場景進行特殊改造

• Draw call數(shù)量越高、場景越復雜、場景中可GPU實例化的Renderer越多，收益越大

• Renderer更新頻率越低（如位置、材質(zhì)變化等），需要更新GPU數(shù)據(jù)的頻率越低，收益越大

• 優(yōu)化對象是MeshRenderer。不包括SkinnedMeshRenderer、VFX、粒子等

支持小游戲平臺

在 Unity 6的版本里，GPU Resident Drawer 不支持GLES平臺。為了優(yōu)化小游戲CPU側(cè)繪制功耗，我們借鑒了Unity 6的思路，定制了針對小游戲平臺的GPU Resident Drawer。

• 針對小游戲不支持SSBO和Compute Shader的限制，使用Texture存儲Renderer數(shù)據(jù)。

• 針對小游戲平臺暫不支持Burst和多線程、C#中的計算開銷高于C++的問題，全新實現(xiàn)了一份純C++版本，以保證性能表現(xiàn)。

在后續(xù)的版本中，我們將針對iOS、Android以及PC平臺做更好的適配及優(yōu)化。

GRD 帶來的性能收益

GPU Resident Drawer適用于有大量Renderer共享相同的Mesh和 Material的場景，比如建筑、巖石、草地等。

如視頻所示，URP Sample Scene中的Garden場景開啟GPU Resident Drawer后：Batches由3000以上降低至1000以下、FPS由120以下提升到140以上。

從Profiler/Timeline中也可以看到明顯的耗時下降。

安卓平臺，Garden場景，關閉GRD

安卓平臺，Garden場景，開啟GRD

小游戲平臺，某MMO游戲，關閉GRD

小游戲平臺，某MMO游戲，開啟GRD

開發(fā)者能觀察到的性能提升，取決于場景的規(guī)模和渲染時GPU實例化的程度，GPU實例化對象越多，獲得的收益就越大。

開啟GPU Resident Drawer的收益同樣體現(xiàn)在功耗指標的降低，在多個平臺和設備上，我們可以看到功耗數(shù)據(jù)的喜人變化。

小游戲平臺，以某款重度MMO小游戲為例：

處理器

功耗（mW）

SRP Batcher

GPU Resident Drawer

收益

驍龍8Gen2

驍龍7+Gen3

Apple A15

55.3

Apple A13

安卓和iOS平臺，以Garden場景為例：

處理器

功耗（mW)

SRP Batcher

GPU Resident Drawer

收益

驍龍8Gen2

驍龍7+Gen3

50.2

Apple A15

66.0

Apple A13

30.9

*需要注意的是，在少數(shù)舊型號設備上（例如驍龍870），開啟GPU Resident Drawer后也可能出現(xiàn)一定的功耗負收益（約100mW），可能和硬件、驅(qū)動的支持不完善有關，建議開發(fā)者根據(jù)實際測試數(shù)據(jù)權衡選用。

快速上手

GPU Resident Drawer 功能適用于URP 3D項目，您可以通過以下幾個步驟快速啟用：

1.打開菜單 Edit > Project Settings > Quality， 雙擊 Render Pipeline Asset，在inspector中配置渲染管線。

2.在渲染管線配置界面，Rending 一欄中，將 GPU Resident Drawer 設置為 Instanced Drawing

3.在渲染管線配置界面，啟用 SRP Batcher

4.在渲染管線配置界面，雙擊Renderer List，配置Renderer，如下：Rendering Path設置為Forward+ 或 Forward（Forward 僅支持單個平行光源）

5.打開菜單 Edit > Project Settings > Graphics, 在Shader Stripping部分，將BatchRendererGroup Variants設置為Keep All，以確保編譯所有必要的著色器變體

Project Settings > Graphics, 在 Shader Stripping 部分，將 BatchRendererGroup Variants 設置為 Keep All，以確保編譯所有必要的著色器變體"},"attribs":{"0":"*0+17*0*1+g*0+6*0*1+r*0+5*0*1+8*0+g"}},"apool":{"numToAttrib":{"0":["author","7475251529973383169"],"1":["bold","true"]},"nextNum":2}},"type":"ordered","referenceRecordMap":{},"extra":{"channel":"saas","isEqualBlockSelection":true,"pasteRandomId":"1b7962ab-c0c2-4848-a621-156f0640017f","mention_page_title":{},"external_mention_url":{}},"isKeepQuoteContainer":false,"isFromCode":false,"selection":[{"id":105,"type":"text","selection":{"start":0,"end":121},"recordId":"UKN0dI1OKoAAAjxrjJScOkyxnDh"}],"payloadMap":{},"isCut":false}" data-lark-record-format="docx/text">

您還可以繼續(xù)優(yōu)化設置、局部禁用 GRD 功能、查看優(yōu)化效果、排查問題等，更多操作請參閱官方指南：

https://docs.unity.cn/cn/tuanjiemanual/Manual/GPUResidentDrawer.html

Known issues

• 目前僅支持 URP 管線，未來將增加對 HDRP 管線的支持。

• 如果在 RenderFeature 里有增加 Material Override Mode 的材質(zhì)，且材質(zhì)本身不支持 GPU Resident Drawer（使用自定義shader且實現(xiàn)不滿足要求，例如未聲明dots_instancing keyword等），這種情況下 Override 的材質(zhì)可能無法正確的顯示。

• 在 Editor 打包成功后可能會出現(xiàn)場景不渲染，并在控制臺輸出錯誤日志的情況，這個時候 reload 場景或者 reload project 即可以恢復正常，Player 模式不受影響。

• 引擎會根據(jù) GPU Resident Drawer 開關對 Shader 變體進行裁剪，以減少其數(shù)量。因此，在 Player 中動態(tài)開關 GPU Resident Drawer 時，可能會因找不到變體而導致渲染錯誤。可以修改 Package 源碼，手動移除 Shader 變體裁剪的邏輯代碼。

• Forward 路徑下燈光目前只支持單一主方向光。

• SpeedTree 的物體暫時不支持Wind的效果，開啟 Wind 后物體會回退到 GRD Disable 的渲染狀態(tài)

• 在 Android 手機上使用 Vulkan，打 development 包調(diào)試時，會報 Platform does not support uploading texture2d subrect data 這個錯誤，但 release包不受影響。

原理簡介

性能優(yōu)化

在 URP 管線中，采用 SRP Batcher 可以減少渲染狀態(tài)的切換，提高渲染效率：

分析 SRP Batcher 的過程，我們發(fā)現(xiàn)有兩個環(huán)節(jié)可以優(yōu)化：

• RenderNodes 每幀都會重新創(chuàng)建，但對于靜態(tài)場景而言，大部分對象幾乎不會變化，也就沒有必要頻繁重新創(chuàng)建 RenderNodes。

• 繪制每個 Batch 時，對 Batch 內(nèi)的 RenderNode 逐個繪制，并未分析他們是否可以通過 GPU Instancing 的方式合并繪制。

GRD針對這兩個環(huán)節(jié)都進行了優(yōu)化：

• Renderer 信息常駐 GPU Buffer：收集當前場景中所有符合條件的MeshRenderer，將繪制相關數(shù)據(jù)保存至 GPU Buffer 中，收集到的這些MeshRenderer 不再每幀生成 RenderNode。

• GPU Instancing：組織 Batch 時，將相同材質(zhì)的 Renderer 組織到同一個 Batch，對于Mesh也相同的Renderer，通過 GPU Instancing 繪制從而減少 Draw Call 調(diào)用。

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