Unity骨骼动画的gpu instancing优化取代方案问题小结

博客主要围绕RGBAHalf转RGB24展开,指出实际操作中在iOS平台因filter mode默认格式导致顶点显示乱掉,需修改为point。还提及在Mobile平台将RGBAHalf手动转exr格式,关闭png文件mipmap可节省内存,以及项目使用LinearSpace时取消材质sRGB选项。此外,讨论了烘焙骨骼代替烘焙顶点的方案。

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主要参考文章为如下两篇:

1. https://www.cnblogs.com/murongxiaopifu/p/7250772.html

2. https://blog.youkuaiyun.com/zsy654321/article/details/80865060

关于RGBAHalf转RGB24,上面第二篇文章已经提到了.但是实际操作中还存在一些问题.比如filter mode的默认格式会导致在iOS平台上(我们用的是metal)顶点显示乱掉.因此filter mode需要修改为point(no filter).然后如果需要将Texture保存为图片文件,可以这样:

	void SaveTextureToFile(Texture2D texture, string fileName)
	{
		string path = Application.dataPath + "/Test/" + fileName + ".png";
		//Debug.Log(path);
		var bytes = texture.EncodeToPNG();//or EncodeToEXR()
		File.WriteAllBytes(path, bytes);
	}

还有一个问题是,有时候RGB24就是不够用,也就是说我们想在Mobile平台用RGBAHalf,但是Unity会自动在Mobile平台将RGBAHalf转为RGBA32,所以需要手动转为exr格式,参考这篇文章:

https://www.sidefx.com/forum/topic/55791/?page=1#post-273779

或者就直接保存为asset好了.

此外,tex2Dlod也不需要mipmap(用tex2Dlod是因为在vertex shader当中无法用tex2D,详细解释看这里https://forum.unity.com/threads/how-to-sample-a-texture-in-vertex-shader.513816/),所以关闭png文件的mipmap,还可以节省约33%的内存.

最后,需要注意如果项目总体使用了LinearSpace,需要取消勾选材质的sRGB选项,避免自动进行Gamma矫正而得到错误的结果.

P.S. 关于如何加入随机播放,简单说下,只要在shader里加一个offset并暴露出来,然后在C#里new一个MaterialPropertyBlock,用SetPropertyBlock传一个随机值给这个offset就好了.想要随机播放的同时保持可batching,可以看之前我的总结https://blog.youkuaiyun.com/tlrainty/article/details/81127234

后续补充:

经过进一步测试,决定采用这篇文章 https://blog.youkuaiyun.com/yxriyin/article/details/83018985 中提到的烘焙骨骼来代替烘焙顶点,主要原因是烘焙顶点有以下两个关键缺点:

1.顶点数直接决定了贴图大小,因此顶点数很受限制,一般要约束在512以下.而且即使约束了顶点数也比烘焙骨骼生成的贴图大很多.

2.对于多个SkinnedMeshRenderer共享一套骨骼,尤其其中一个SMR的关节是另一个SMR的子关节的情况(也就是被另一个SMR的关节带动),烘焙顶点是无解的.因为烘焙出来后各SMR之间就相对独立了,没有了骨骼信息.

当然,骨骼贴图的话shader中每顶点要采样三次,而且还要多一步矩阵乘法,会有一定性能消耗.但目前经过测试,对于我们项目来说这个消耗不是那么明显,结果尚可接受.

 

<think>好的,用户现在想寻找使用GPU Instancing Animation替代骨骼动画的插件或实现方法。首先,我需要理解这两个概念的区别和适用场景。骨骼动画通常基于CPU计算每个骨骼的变换,然后应用到顶点上,这在大量角色时会导致性能问题。而GPU Instancing则是通过一次渲染调用处理多个相同网格的实例,减少DrawCall,但传统上不支持每实例的骨骼动画。用户的需求可能是优化大规模角色渲染的性能,比如在万人同屏的场景中。根据引用[2]提到的Skelot Instanced Skeletal MeshRendering,这似乎是一个可能的解决方案。但用户想要的是完全替代骨骼动画,可能需要每实例的动画数据在GPU上处理。接下来,我需要考虑实现方案。引用[1]提到GPU实例化可以减少渲染调用,引用[2]和[3]涉及UE4中的自定义网格组件和动画实例问题。可能的方案包括使用顶点着色器处理动画,将骨骼变换数据存储为纹理,或者使用ComputeShader预处理动画数据。然后,插件方面,UnityGPUInstancer和UE4的MassAI系统可能支持,但需要确认是否处理动画。还有可能参考TotalWar的三国实例化透明度和动画方案,如引用[2]提到的。另外,引用[4]关于烘焙功能可能与光照有关,但用户的问题更侧重于动画,所以暂时可以不考虑。需要确保材质支持实例化参数,并处理每实例的动画状态,如时间偏移。最后,用户可能需要具体的步骤,比如修改顶点着色器、数据打包方法、以及如何优化性能。同时,相关问题可以涉及性能对比、数据压缩、跨平台问题等。</think>### GPU Instancing Animation替代骨骼动画的实现方案 #### 核心原理 GPU Instancing Animation通过将动画数据编码为纹理或Buffer,在着色器中直接计算顶点变换,替代传统CPU骨骼蒙皮计算。关键技术点包括: 1. **动画数据烘焙**:将骨骼动画的变换矩阵($$M_{bone}$$)按时间轴烘焙到纹理(如RGBA32格式)[^1] 2. **实例属性传递**:通过`UNITY_INSTANCING_BUFFER_START`传递每实例的动画时间偏移($t_{offset}$)和状态参数 3. **着色器解码**:在顶点着色器中进行矩阵插值计算,例如: $$v_{final} = \sum_{i=1}^n (w_i \cdot M_{bone}(t + t_{offset})) \cdot v_{original}$$ #### Unity实现步骤 ```hlsl // 顶点着色器示例 UNITY_INSTANCING_BUFFER_START(Props) UNITY_DEFINE_INSTANCED_PROP(float, _AnimTime) UNITY_DEFINE_INSTANCED_PROP(float4x4, _BoneMatrices[MAX_BONES]) UNITY_INSTANCING_BUFFER_END(Props) v2f vert (appdata v) { float t = UNITY_ACCESS_INSTANCED_PROP(Props, _AnimTime); float4x4 boneMat = SampleBoneMatrix(t); v.vertex = mul(boneMat, v.vertex); //... } ``` #### Unreal Engine实现方案 1. **自定义Vertex Factory**:继承`FLocalVertexFactory`,添加动画数据流(引用[2]) 2. **Instance数据管理**: ```cpp struct FInstanceData { FMatrix BoneMatrices[MAX_BONES]; float AnimTime; }; ``` 3. **材质蓝图**:通过`Material Parameter Collection`传递全局动画参数 #### 现成插件推荐 1. **Unity GPU Instancer**:支持植被/建筑动画实例化(需自定义动画扩展) 2. **UE4 Mass AI**:内置数据导向的动画实例系统 3. **Skelot (UE4插件)**:实现万骨骼动画实例渲染(引用[2]) 4. **AnimTexture插件**:将动画烘焙为纹理实现GPU驱动 #### 性能优化要点 ||传统骨骼动画|GPU Instancing动画| |---|---|---| |Draw Call|O(n)|O(1)| |CPU耗时|O(m·k)|O(1)| |内存占用|低|高(动画纹理)| |适用场景|<1000实例|>5000实例| [^1]: 动画混合和过渡技术可提升插值效果 [^2]: UE4自定义网格组件实现方案参考 [^3]: 注意动画实例的函数调用传递问题
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