浅谈Unity物理性能优化(3) Physics设置优化和其他

happyfire
1,645 阅读5分钟

携手创作，共同成长！这是我参与「掘金日新计划 · 8 月更文挑战」的第10天，点击查看活动详情

Physics设置优化

image.png

关闭 Auto Sync Transforms

当Transform组件改变时，该选项会自动将Transform同步到物理系统，这将会带来更大的消耗。默认情况，该选项是关闭的。关闭该选项时，物理系统会在内部记录Transform的变化，然后在需要的时候进行同步。如果没有足够的理由，不需要打开该选项。

打开 Reuse Collision Callbacks

当碰撞发生时，Unity会调用碰撞回调函数，例如void OnCollisionEnter(Collision collision),彼此碰撞的一对碰撞体都会调用回调函数，并且回调函数会传入Collision参数。由于这个Collision对象是在堆上分配的，因此使用完之后会被GC，这就带来了GC的性能消耗。如果开启 Resue Collision Callbacks，则每对碰撞体的回调函数会共享同一个Collision对象，这减少了GC消耗。除非是需要保存Collision对象的引用然后在之后再使用它才需要关闭此选项。

简化 Layer Collision Matrix

Collision Matrix定义了不同的Layer之间是否会产生物理碰撞，划分合适的层并且仔细定义他们之间的碰撞关系，可以减少不必要的碰撞计算。

根据情况设置Broadphase Type

默认情况下，Unity使用 Sweep And Prune Broadphase，这会沿着一个轴排序物体然后检查每对物体是否分离。当在一个平坦的世界中有大量物体时，这个方法就显得效率较低，因为它会产生很多的False positive即错误的正向判断，这会增加后面的Narrow phase的压力。此时建议将Broadphase Type设置为 Automatic Box Pruning，这个选项会使用网格来将物体分组，在网格内部仍然是使用sweep-and-prune，并且该选项会自动计算世界边界和网格划分的数量。另外一个选项Multibox Pruning Broadphase就是手动挡了，需要自己设置世界边界尺寸和网格划分。

简化碰撞体

尽量使用原子碰撞体或者更简单的mesh collider的组合来代替复杂的mesh collider。

使用物理的方法移动刚体而不是直接移动Transform

对于 Rigidbody， 使用MovePosition或者AddForce来移动他们是更有效率的。如果直接移动Transform会导致物理世界重新迭代，这在复杂的场景中是相当昂贵的。另外最好在FixedUpdate中移动刚体，而不是Update中。

使用可移动的3D Static Colliders

如果一个物体有碰撞，且需要移动，其实不必使用刚体。在Unity5之前的版本，是不推荐移动没有rigidbody的collider物体的，因为这需要重新生成broad phase所需要的空间树结构。而Unity5之后，已经优化了3D物理的空间树重建，所以可以放心的直接移动静态Colliders。但是对于2D物理，仍然不推荐移动静态collider因为重建树仍然比较耗时。总之，对于3D物理，如果你只是想移动一个可碰撞的物体，而不需要刚体的特性，那么就可以不使用刚体，直接移动Transform。另外，如果有更复杂的需求，还可以使用kinematiced rigidbody。

针对单个物体设置Solver Iterations

当我们需要更精确的物理模拟时，往往可以通过缩短Fixed Timestemp来增加物理系统的迭代次数。但是这是全局的，会有更大的消耗。而往往我们并不需要所有的物理对象都使用更多的迭代次数，其实是可以单独给某个物体设置迭代次数的，例如：

Rigidbody body = GetComponent<Rigidbody>();
body.solverIterations = 60;

这个值覆盖了全局的默认Solver iterations设置，即Physics设置中的Default Solver Iterations。

射线检测和查询

Raycast和其他物理查询例如overlap sphere，boxcast允许我们检测和收集在一定方向和距离上的碰撞体。射线检测有一定的消耗，但我们可以优化。

使用Non Allocating查询

任何物理查询如果返回多个对象实例，就需要在堆上分配这些对象，这最终会导致GC。为了降低GC的消耗，一般来说是建议使用Non Allocating版本的物理查询方法，例如：

static Collider[] s_tempColliders = new Collider[32];

int count = Physics.OverlapBoxNonAlloc(pos, extents, s_tempColliders, rotation, s_overlapLayerMask, QueryTriggerInteraction.Ignore);

使用预先分配的collider数组，而不是每次都重新分配collider的实例。NonAlloc方法会填充所有的collider到数组中，直到数组满，因此需要设置足够大的数组，或者如果你并不关心所有的collider，那么设置数组容量到你关心的数量即可。

合理设置查询的LayerMask

使用LayerMask可以直接过滤掉你不关心的物体，从而节约查询操作的时间。例如上面的例子中，检测Player之外的所有的层，可以这么设置：

int ignoreLayer = LayerMask.NameToLayer("Player");
s_overlapLayerMask = ~ (1 << ignoreLayer);

使用Batch Query

当需要进行大量查询时，可以使用Batch Query，这使用了Unity的Job System，通过RaycastCommand.ScheduleBatch执行一组RaycastCommand。

JobHandle jobHandle;
NativeArray<RaycastHit> hitResults;
NatvieArray<RaycastCommand> commands;
RaycastHit[] buffer;

void OnEnable()
{
    hitResults = new NativeArray<RaycastHit>(size, Allocator.Persistent);
    commands = new NativeArray<RaycastCommand>(size, Allocator.Persistent);
    buffer = new RaycastHit[1];
}

void OnDisable()
{
    hitResults.Dispose();
    commands.Dispose();
}

void Update()
{
    jobHandle.Complete();
    
    float start = -100f;
    for(int i=0; i < size; i++)
    {
        Vector3 from = new Vector3(start + i, 10f, 0);
        commands[i] = new RaycastCommand(from, Vector3.down, distance, -1, 1);
    }
    
    jobHandle = RaycastCommand.ScheduleBatch(commands, hitResults, 1);
}
avatar
文章
阅读
粉丝