Unity3d遮挡剔除（OcclusionCulling）优化【2019】

遮挡剔除的概念

  很多童鞋的Unity作品完成后，发现场景卡的要死，尽管在模型阶段采用了很多优化建模方法，但还是卡顿。电脑端都这么卡，发布到移动端就更不用说了。遇到这种情况，很多童鞋急得团团转，不知如何是好。此时，就必须对场景进行深度优化，当然了，Unity深度优化的方法很多，本文小姐姐将和大家一起探讨Unity3d最重要也是最有效的场景优化方法-遮挡剔除（Occlusion culling），希望对遇到场景卡顿的童鞋有所帮助。当然，对于机器配置高的童鞋，虽然暂时没遇到卡顿，可别忘了，你的作品最终不是在你自己的机器上运行，而是要在配置不高的用户机或移动端运行的，所以，场景的深度优化是每个人绕不过的一道坎。

  那么什么是“遮挡剔除Occlusion culling”呢？通俗地讲，就是将距离相机当前位置最近的一组非透明物体完全遮挡（看不到）的物体，动态地禁用渲染（禁用渲染一些物体，游戏视图的渲染负担就会减轻，作品跑起来就会流畅一些），这就是“遮挡剔除”。简单地说，就是把被遮挡住的物体剔除掉。都被挡住看不见了，还不剔掉，留着这些物体，除了因增加系统渲染负担而导致场景卡顿外，没有任何意义。这只是对遮挡剔除的文字描述，为了让童鞋们直观地理解，下面我们用图解诠释。

  在认识“遮挡剔除”之前，得先了解什么是“视锥剔除（ Frustum Culling）”。大家都知道，摄相机视野的空间形态是一个四棱锥，Unity称之为“视锥（Frustum）”，默认情况下，Unity会和人的眼睛一样，自动将视锥以外的物体动态地禁止渲染，也就是只渲染视锥以内的物体，这就是“视锥剔除”。一般情况下我们是看不到“视锥剔除”现象的，但“视锥剔除”在运行时会自动启用。

  下图左上角几条线封围的部分就是相机的视锥（俯视），因为未使用遮挡剔除，所以场景中的所有物体均可见。

  遮挡剔除的过程是使用一个虚拟相机构建潜在可见物体集合的层级结构数据，好让每个摄像机在运行时使用这个数据来识别哪些物体可见，哪些物体不可见。 有了这些数据，Unity的相机将只对可见物体渲染，不仅降低了绘制调用（draw calls）的次数，并可提高游戏的性能。

  遮挡剔除的数据由许多单元格（前面GIF图像中Scene视图中的蓝色3d线框）组成，每个单元格是整个场景边界体积的细分，具体地说就是这些单元格构成了一个二叉树结构。遮挡剔除使用了两个树结构，一个用于视图单元（静态物体），另一个用于目标单元（动态物体象）。 所有视图单元映射到定义可见静态物体的索引列表，从而为静态对象提供更准确的剔除效果。

  在建模时要记住很重要的一点，即要考虑在物体大小和遮挡剔除的单元格大小之间求得最佳平衡。理想情况下，不应该有比物体小太多的单元格，同样地，也不应该让物体的尺度比单元格大到跨越了许多单元格。可以考虑在建模软件中将大的物体分解成较小的多个物体来改善剔除，但有时也需要考虑将小的物体合并在一起以减少绘制调用（draw calls），并且只要它们都属于同一个单元格，就不会影响遮挡剔除。

  可以使用场景视图的“overdraw（绘制重叠）”模式（如下图所示），定性地来查看绘制重叠（之所以发生绘制重叠，是因为物体出现了相互遮挡）的情况，也就是查看场景中物体的相互遮挡情况。

  由上面的图解再一次说明，遮挡剔除对于优化场景性能非常重要，也非常有效。

遮挡剔除对模型的要求

  要使用遮挡剔除，模型必须在建模软件中被分解成合理尺寸的大小，以适应unity中遮挡剔除的单元格细分尺寸。在建模软件中尽可能把模型分解成比较小的几何体，且被比较大的物体（例如墙壁，建筑物等）遮挡的布局对于unity中的遮挡剔除优化是很有帮助的。

遮挡剔除的一般设置

  在检视面板中，将要参与遮挡剔除计算的静态物体标记为Occluder Static（静态遮挡物）或Occludee Static（静态被遮挡物），如下图所示。Occluder是遮挡物，也就是遮挡其他物体的物体，Occludee是被遮挡物，也就是被其他物体遮挡的物体。有的物体需要同时勾选Occluder Static和Occludee Static，也就是这个物体既遮挡别的物体，也会被别的物体遮挡。有的物体只需勾选Occluder Static，例如比较大的物体，它是永远不会被其他物体遮挡。而有的物体只需勾选Occludee Static，例如比较小的物体，因为它遮挡其他物体的可能性很小，单独勾选Occluder Static或Occludee Static，可减少遮挡剔除的计算量，即可加快遮挡剔除的烘焙。如果将场景中比较大且不可能被其他物体遮挡的物体设置Occludee Static，或者将比较小且不可能遮挡别的物体的物体设为Occluder Static，除了浪费烘焙时间和增大遮挡剔除数据文件外，毫无意义，所以根据物体的实际情况，合理地对其进行遮挡剔除设置，对加快遮挡剔除烘焙和优化遮挡剔除数据非常重要。另外补充一点，很多人在烘焙场景时，按照官方的要求，将要烘焙的静态物体直接设置为“Static（静态）“，也就是将检视面板右上角的“Static”复选框直接勾选，可当展开“Static”后面的下拉菜单的三角符时，发现后面有一堆这静态那静态的选项，如果直接勾选Static，就等于把这个下拉菜单里的所有选项（除Noting外）都勾选了，小姐姐认为，在烘焙场景时，不要直接勾选“Static”，而只需勾选“Lightmap Static”，全部勾上会给烘焙增加多余的计算负担和时间，做什么计算，就勾什么选项，全部勾上，进行遮挡剔除计算时不分青红皂白，会浪费很多时间，原因前面已经说过了，这里再次提醒一下。


  这里特别说明一下，当使用LOD Group优化时，只有LOD0可作为遮挡物。

  设置物体的Occluder Static和Occludee Static，也可以在遮挡剔除面板中完成，即单击打开菜单Window > Rendering > Occlusion Culling，在弹出的面板（如下图所示）中选择“Object”，并且在场景中选择“网格渲染器（也就是场景中的物体）”，遮挡剔除面板下方即会出现Occluder Static和Occludee Static两个复选框，在这里勾选，和前面设置物体的Occluder Static和Occludee Static属性异曲同工。遮挡剔除面板各按钮的功能见下图。