Culling 渲染剔除

最新推荐文章于 2025-02-10 11:32:13 发布

lrh3025

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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/lrh3025/article/details/104071780

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剔除
遮挡剔除 Occlusion Culling

剔除

提升代码效率的最佳办法，就是不执行它。提升渲染效率最佳的办法，就是不渲染它。

所以Unity提供了多种将对象从渲染列表中剔除的方法。

视锥体frustum裁剪

利用场景管理算法（2D用4叉树，3D用8叉树），快速收集在摄像机视锥体内的对象，作为潜在可见集。该算法的时间开销比较大，但是无法避免。但是，如果我们在场景中有镜子，水面等，希望反射的对象，则需要为这些对象建立反射摄像机，也要进行昂贵的裁剪。当然为了解决这个问题，Unity为我们提供了Reflection Probe来离线计算静态反射数据。

视锥体裁剪是自动的，不需要我们参与。

遮挡剔除

对于进入摄像机视锥体的对象，不一定能在视口看到它，比如一堵墙后的雕像，即使雕像在视锥体内，最终也会被墙挡住，所以渲染它是浪费。Unity提供了遮挡剔除，来解决该问题。将场景拆分成许多小的单元格子，一种用来表示渲染格子(Target Cells)，用来容纳可渲染对象，一种表示摄像机格子(View Cells)，用来定义摄像机可能到达的区域，然后离线的，建立View Cells和Target Cells之间的关系，将每个View Cell可见的 Target Cells存储起来，运行时直接查询收集可渲染对象。

摄像机距离剔除

摄像机距离剔除，是为每个Layer定义摄像机可见距离，渲染每个Layer的对象时，查询摄像机针对该Layer的渲染距离，超出该距离，就不渲染了。

该方式适用于场景中的装饰物体，如地上的小石头，草，各种Decoration对象。

启用该功能很简单，为摄像机设置相关值就行了：

Camera camera = GetComponent<Camera>();        
float[] distances = new float[32];        
distances[LayerMask.NameToLayer("Npc")] = 11;        //每一层的剔除距离        
camera.layerCullDistances = distances;       
//好处：在相机转动时，不会影响哪些对象可见或不可见，也就是不会转动中，有些原来显示的对象被隐藏        
camera.layerCullSpherical = true;

遮挡剔除 Occlusion Culling

遮挡剔除用于在渲染时，剔除对被其它对象遮挡，摄像机无法观察到的对象的渲染。由于很多时候，距离摄像机远的对象先被渲染，近的后渲染时就会在远的上渲染，这导致一个像素被绘制多次，而且之前的很多次，实际上都是不可见的，这就叫overdraw。

下图展示了没有frustum裁剪时，渲染了所有的对象：

第二幅图展示了视锥体裁剪后，被渲染的对象少了很多：

第三幅图，使用遮挡剔除后，只有被摄像机看到的对象渲染，少了很多

遮挡剔除的处理过程，是用一个虚拟的摄像机遍历场景，建立潜在可见对象集合的层级关系。运行时摄像机利用这些数据标识哪些对象可见，哪些不可见。利用这些数据，Unity可以确保仅将可见的对象送入渲染管线，降低DrawCall，提升效率。

遮挡数据由一些单元格组成，每个单元格是整个场景的包围体的细分，这些单元格构建成一颗二叉树。遮挡剔除用了2棵树，一棵是View Cells(静态对象)，和一棵Target Cells(移动对象)。View Cells映射到定义可见静态对象的索引列表，从而为静态对象提供更精确的筛选结果。

创建对象时，需要在对象的尺寸和Cell的尺寸间取得一个好的平衡点。不能定义相对于对象太小的Cell，也不应该创建覆盖太多Cells的对象。有时，将一些大的对象拆分成小对象，可以提升裁剪效果。同样的，可以将一些小的在同一个Cell里的对象合并来降低DrawCall。

可以在Scene视图中选择"OverDraw"渲染模式来查看OverDraw，在Game视图的Stats信息面板中查看总的渲染三角形数量，以及渲染批次。下面2张图，对比了是否开启遮挡剔除的效果及数据

该图未开启遮挡剔除，注意Scene视图中的OverDraw，墙后面的大量的房间的渲染，造成了较高的OverDraw，这些房间在游戏视图中是看不到的。

应用遮挡剔除后，远处的房间不再渲染，OverDraw也低了很多。绘制的三角形数量和渲染批次也显著降低了。

建立遮挡剔除

首先，将关卡打散到合适的尺寸，这样有利于高效地被那些大的对象遮挡住，以剔除，如墙，大的建筑。例如如果一个房间里有很多家具，这些家具应该各自进行剔除，而不是合并到一起，虽然合并到一起降低了drawcall。

为了让对象参与遮挡剔除，需要将对象的tag设置为Occluder Static或者Occludee Static。可以选择多个对象一次进行设置。

Occludee Static：那些小的，会被其它对象挡住的对象，设置为 Occludee Static。

Occluder Static：大的物体，会遮挡其它对象的对象，设置为 Occluder Static 。

当使用了LOD group时，只有LOD0的对象会被当做遮挡对象。

遮挡剔除窗口

从 Window>Rendering>Occlusion Culling 打开遮挡剔除窗口。

在该窗口，可以处理遮挡Mesh和遮挡区域。

在Object面板，如果在场景里选择了Mesh，可以修改它们的遮挡类型：遮挡或者被遮挡，或者2者都设置

如果时选择了遮挡区域（Occlusion Area），则可以设置遮挡区域属性

注意：如果没有创建裁剪区域，那么裁剪将会被应用到整个场景。

注意：一旦摄像机不在裁剪区域内，遮挡剔除将会失效，所以设置遮挡区域完全覆盖摄像机的可达区域非常重要。但是过大的裁剪区域也需要更长的数据烘焙时间。

遮挡剔除烘焙 - bake

set default parameters 按钮，重置参数为Unity默认参数，以适应大多数情况。当然可以调整参数，适应我们的场景。

参数	含义
Smallest Occluder	执行遮挡剔除时，会遮挡其他对象的对象的最小尺寸。小于改尺寸将不会遮挡其它对象。选择一个合适的值来平衡裁剪精度和裁剪数据尺寸。
Smallest Hole	该值表示摄像机视线能穿过的，2个几何体之间的最小距离。该值表示能通过该孔的对象的直径。
Backface Threshold	Unity通过背面测试来减少不必要的细节，来优化遮挡数据。默认值100非常简单地，不从数据集合中移除背面。将参数设置为5，可以根据可见背面的位置，大大降低数据量。例如，当摄像机在地形下面，或者实体对象内部，这些摄像机不会到达的区域。距离背面大于该参数的位置将不会生成遮挡数据。

Occlusion Culling - Visualization

窗口最下方，时Clear和Bake按钮。点击Bake按钮，开始生成遮挡数据。生成后，可以切到 Visualization面板，预览测试遮挡剔除。如果觉得结果不满意，点击Clear按钮，清除数据，然后调整参数，再重新烘焙。