InfinityBakeTool是一款專為低端平臺設(shè)計的Infinity 粒子系統(tǒng)輔助工具。通過空間換時間的策略，烘培一段時間的特效效果，將繁重的模擬運算轉(zhuǎn)移至離線階段。在 Runtime 時跳過粒子系統(tǒng)的模擬時間，顯著提升粒子系統(tǒng)的性能。

InfinityBakeTool 特性

粒子系統(tǒng)是游戲開發(fā)中不可或缺的核心技術(shù)，尤其在營造復(fù)雜絢麗的場景時，往往需要數(shù)百甚至數(shù)千個粒子系統(tǒng)協(xié)同工作。這些系統(tǒng)對性能要求極高，而移動端開發(fā)者受硬件限制，常采用烘焙（Baking）策略來優(yōu)化運行時表現(xiàn)。

無論是將特效直接烘培成 Texture，還是通過 VAT（Vertex Animation Texture）方案進(jìn)行烘培，都需要烘培得到一張或多張 Texture。這雖然能夠解決 CPU 負(fù)擔(dān)過重的問題，但烘焙后的 Texture 往往很大，尤其是前者。VAT 方案相比前者 Texture 確實會大大減小，但需要額外對 Shader 做定制化處理。而這兩種方案烘培得到不同的 Texture 就意味著不同粒子系統(tǒng)之間是無法進(jìn)行合批的。

相比傳統(tǒng)的烘培方式，InfinityBakeTool 采用了不同的策略：

1.僅烘焙 Instance 渲染數(shù)據(jù)，以文件形式存儲。根據(jù)不同粒子系統(tǒng)的模塊參數(shù)決定烘培哪些渲染數(shù)據(jù)，對于渲染 Quad，渲染 Mesh 一視同仁，用盡可能小的空間換取珍貴的運行時間。

2.額外烘焙影響渲染的參數(shù)，使烘焙后的粒子系統(tǒng)仍然支持跨粒子系統(tǒng)的合批渲染。不光是原 InfinityParticleSystem 之間也能夠進(jìn)行合批， BakedInfinityParticleSystem 之間也能夠進(jìn)行合批。

InfinityBakeTool 如何進(jìn)行工作

1.能夠?qū)Χ嗔Ｗ酉到y(tǒng)形成的特效組合進(jìn)行一鍵烘焙，形成 prefab

2.生成的 prefab 保留原特效的層級結(jié)構(gòu)，原特效中的每一個粒子系統(tǒng)烘培生成一個 bakedinfinity 類型的 asset

3.BakedInfinityParticleSystem 能夠在 Runtime 下運行，提供了 Play()，Pause()，Stop()，Simulate()等常用 API

Infinity 性能對 Demo

隨著 Infinity 粒子系統(tǒng) 1.3.0 版本的發(fā)布，我們同步開放了 Demo 工程，方便開發(fā)者對比 Built-in 粒子系統(tǒng)，Infinity 粒子系統(tǒng)，和 BakedInfinity 粒子系統(tǒng)之間的性能差異。

我們構(gòu)造了六種不同類型的測試場景，代表粒子系統(tǒng)使用中常見的幾種類型：

1.TestType：粒子系統(tǒng)種類 100+

2.Test200/500/1000：單一粒子系統(tǒng)粒子數(shù)量少，粒子系統(tǒng)大量重復(fù)

3.TestMore：多個粒子系統(tǒng)粒子數(shù)量負(fù)載不均衡，少則十?dāng)?shù)，多則上萬

4.TestMesh：渲染 Mesh 的粒子系統(tǒng)

5.TestSingle：單一粒子系統(tǒng)粒子數(shù)量大

6.TestPool：測試池化場景，特效批量生成，批量死亡

Demo 下載：

git clone https://cnb.cool/tuanjie/Infinity_Benchmark_Suite.git

• BakedInfinityParticleSystem 在 Runtime 下能夠跳過模擬過程，僅需要執(zhí)行 Transform 更新和渲染相關(guān)邏輯，能夠大大提升 CPU 耗時降低主線程開銷；

• 烘焙后的粒子系統(tǒng)仍然使用 GPU Instancing 渲染支持合批，相比 Built-in 粒子系統(tǒng)渲染線程開銷仍有很大優(yōu)勢；

• 在內(nèi)存開銷方面，雖然烘焙過程需要額外存儲多幀的渲染數(shù)據(jù)，需要占用更多的內(nèi)存，但 Runtime 下省掉了運行時模擬數(shù)據(jù)占用內(nèi)存的開銷，除此之外，由于多粒子系統(tǒng)共享參數(shù)和渲染數(shù)據(jù)，所以部分場景在烘焙后內(nèi)存開銷反而變低；

InfinityBakeTool 在 Test200/500/1000 這種單一粒子系統(tǒng)粒子數(shù)量少，粒子系統(tǒng)大量重復(fù)的場景下優(yōu)勢十分顯著，下面以 Test1000 為例進(jìn)行展示，該場景中有 1000 個粒子系統(tǒng)持續(xù)播放，場景內(nèi)粒子總數(shù)達(dá) 1.5w。從 Profiler 中可以直觀地看到烘培后的 Infinity 粒子系統(tǒng)帶來的性能優(yōu)勢。

Test1000 場景效果圖

Built-in 粒子系統(tǒng)的 Test1000

BakedInfinity 粒子系統(tǒng)的 Test1000

我們在不同機型不同芯片上進(jìn)行了測試，下圖表中展示的是純主線程耗時，和主線程+渲染線程耗時，所有測試均取 1000 幀的平均值，在鎖 30fps 的狀態(tài)下進(jìn)行測試的，測試結(jié)果如下，可以看到，烘焙后的場景在 CPU 耗時方面基本能夠達(dá)到 50% 以上的提升。

Android / IOS 上的性能測試結(jié)果

這個場景在內(nèi)存占用方面也沒有增加額外開銷，反而小有優(yōu)勢。

Android / IOS 上的性能測試結(jié)果

在 DrawCall 方面，烘焙后的粒子系統(tǒng)仍然能夠合批渲染，這個場景在 DrawCall 方面也有極大提升，能夠從幾百數(shù)量級直接降低到個位數(shù)。

Android / IOS 上的性能測試結(jié)果

烘焙方案對于小游戲項目有明顯優(yōu)勢，Test500 場景在小游戲上的測試結(jié)果如下，可以看到烘焙方案能夠有效降低 CPU 占用率和功耗開銷，內(nèi)存開銷有勝有負(fù)。

微信小游戲上的性能測試結(jié)果

微信小游戲上的性能測試結(jié)果

但對于粒子數(shù)量很大的特效進(jìn)行烘焙，可能會占用過多的內(nèi)存，例如 TestMore 和 TestSingle 的場景，開發(fā)者使用時應(yīng)該酌情考量，InfinityBakeTool 界面在每次烘焙結(jié)束后會顯示當(dāng)前設(shè)置下渲染數(shù)據(jù)大小的估計值，可以作為參考供開發(fā)者調(diào)整參數(shù)，使烘焙后的數(shù)據(jù)大小降低到可接受的狀態(tài)。

快速上手

您可以通過以下步驟對粒子系統(tǒng)進(jìn)行烘焙：

1.在 Tool 工具欄中打開 InfinityParticleSystem Bake Tool

2.配置相應(yīng)參數(shù)：

基礎(chǔ)設(shè)置：

• 起始時間 指定從何時開始烘焙粒子系統(tǒng)

• 模擬總時間 從起始時間開始至烘焙結(jié)束的總時間

• 每秒幀數(shù) 每秒烘焙輸出的幀數(shù)，總幀數(shù)將在下方顯示

• Save Path 用于設(shè)置烘焙生成結(jié)果的輸出保存位置，默認(rèn)保存至項目的Assets/目錄下。

• GameObject 要進(jìn)行烘焙的目標(biāo)系統(tǒng)對象

• Prefab 要進(jìn)行烘焙的目標(biāo)預(yù)制體

3.點擊烘焙按鈕，烘焙結(jié)果將保存在設(shè)置的路徑中：

4.烘焙能夠得到以“Name_Baked”命名的文件夾，包含一個 prefab 和一個 data 文件夾

• prefab能夠拖入場景中直接使用

• data文件夾內(nèi)包含若干.bakedinfinity asset文件，每一個asset文件代表原特效中可渲染的Infinity粒子系統(tǒng)

1.BakedInfinityParticleSystem 只支持 Runtime

2.烘焙過程中會移除所有 GameObject 為隱藏狀態(tài)或不進(jìn)行實際渲染的粒子系統(tǒng)

3.不支持Main Module - Auto Random Seed，烘培過程只能支持確定的 Random Seed

4.只支持在 Local 空間中進(jìn)行模擬的粒子系統(tǒng)，不支持在 World 空間（或 Custom 空間）中進(jìn)行模擬的粒子系統(tǒng)，涉及到的模塊包括：

• Main Module - SimulationSpace

• Velocity over Lifetime Module - Space

• Limit Velocity over Lifetime Module - Space

• Force Over Lifetime Module - Space

1.有限支持Main Module - Gravity Modifer，若該值不為 0 并且該粒子系統(tǒng)及其父級粒子系統(tǒng)有旋轉(zhuǎn)時，渲染效果不正常

2.有限支持Sub Emitter Module 模塊

• 對于 sub 粒子系統(tǒng)的 Transform，Bake 過程會將其歸一化，若原 Transform 中的 Rotation 不等于 0，BakedInfinityParticleSystem 可能會出現(xiàn)錯誤旋轉(zhuǎn)

• 對于 Trigger 或 Collision 觸發(fā) Sub 生成粒子的效果支持受限

• 如果 father 粒子系統(tǒng)啟用 Looping，而 Sub 粒子系統(tǒng)不啟用，烘焙前 Sub 粒子系統(tǒng)使用 father 的設(shè)置，烘焙后由于丟失父子信息，使用自己的設(shè)置

3.有限支持涉及與場景中其他 GameObject 產(chǎn)生交互的模塊，包括：

• External Force Module

• Collision Module

• Triggers Module

4.暫不支持Trails Module 的烘焙

5.暫不支持Lights Module 的烘焙，無法生成動態(tài)光源

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