面试题5：简述一下GPU Instancing和MaterialPropertyBlock是什么？

GPU Instancing

定义

GPU Instancing（GPU 实例化）是一种渲染技术，它允许在一次渲染调用中绘制同一网格（Mesh）的多个实例，并且每个实例可以有不同的属性，如位置、旋转、缩放、颜色等。该技术主要用于高效渲染大量相同模型的场景，能够显著减少 CPU 与 GPU 之间的通信开销，提高渲染性能。

工作原理

• 数据准备：在 CPU 端，将所有实例的属性（如变换矩阵、颜色等）打包成一个数组。
• 单次调用：向 GPU 发送一次渲染调用，同时传递这个属性数组和网格数据。
• GPU 处理：GPU 接收到数据后，根据属性数组中的信息对每个实例进行单独的变换和渲染，从而在一次渲染调用中完成多个实例的绘制。

优点

• 减少渲染调用次数：传统的渲染方式需要为每个实例单独进行一次渲染调用，而 GPU Instancing 只需要一次调用，大大减少了 CPU 与 GPU 之间的通信开销。
• 提高性能：尤其在渲染大量相同模型时，性能提升非常明显，能够有效降低 CPU 的负载，使游戏或应用程序更加流畅。

适用场景

适用场景

• 自然场景：如森林中的树木、草地上的草、沙漠中的石头等，这些场景通常包含大量相同或相似的模型。
• 策略游戏：游戏中大量的士兵、建筑等单位可以使用 GPU Instancing 进行渲染。
• 代码示例（Unity）

• using UnityEngine;
  
  public class GPUInstancingExample : MonoBehaviour
  {
      public Mesh mesh;
      public Material material;
      public int instanceCount = 100;
  
      private Matrix4x4[] matrices;
  
      void Start()
      {
          matrices = new Matrix4x4[instanceCount];
          for (int i = 0; i < instanceCount; i++)
          {
              Vector3 position = Random.insideUnitSphere * 10f;
              matrices[i] = Matrix4x4.TRS(position, Quaternion.identity, Vector3.one);
          }
      }
  
      void Update()
      {
          Graphics.DrawMeshInstanced(mesh, 0, material, matrices);
      }
  }

  MaterialPropertyBlock

  定义

  MaterialPropertyBlock（材质属性块）是一种用于在运行时修改材质属性的机制，它允许你在不创建新材质实例的情况下，为每个渲染对象设置不同的材质属性，如颜色、纹理、数值等。通过使用 MaterialPropertyBlock，可以避免创建大量的材质实例，从而减少内存开销。

  工作原理

• 创建属性块：在代码中创建一个 MaterialPropertyBlock 对象。
• 设置属性：使用属性块的方法（如SetColor、SetTexture等）设置所需的材质属性。
• 应用属性：将属性块应用到特定的渲染对象上，使其在渲染时使用这些属性。
• 优点
• 节省内存：避免为每个需要不同属性的对象创建新的材质实例，减少了内存占用。
• 提高性能：减少了材质实例的创建和销毁操作，降低了 CPU 的负载。
• 动态改变物体外观：例如，在游戏中根据物体的状态（如生命值、能量值等）动态改变其颜色或纹理。
• 批量设置物体属性：当需要为多个物体设置相同或不同的材质属性时，可以使用 MaterialPropertyBlock 进行批量处理

• using UnityEngine;
  
  public class MaterialPropertyBlockExample : MonoBehaviour
  {
      private Renderer renderer;
      private MaterialPropertyBlock propertyBlock;
  
      void Start()
      {
          renderer = GetComponent<Renderer>();
          propertyBlock = new MaterialPropertyBlock();
      }
  
      void Update()
      {
          // 获取当前的属性块
          renderer.GetPropertyBlock(propertyBlock);
          // 设置颜色属性
          propertyBlock.SetColor("_Color", Color.red);
          // 应用属性块
          renderer.SetPropertyBlock(propertyBlock);
      }
  }

  综上所述，GPU Instancing 主要用于高效渲染大量相同模型，而 MaterialPropertyBlock 主要用于在运行时修改材质属性，减少内存开销。它们在不同的场景中发挥着重要作用，可以提高游戏或应用程序的性能和效率。