Unity 中9种剔除技术全解析：从视锥体到GPU遮挡剔除

1. 概述

在游戏开发中，性能优化是一个永恒的话题，而剔除技术是其中至关重要的一环。剔除的核心在于通过减少不必要的渲染负载来提升性能。Unity提供了多种剔除技术，包括视锥体剔除、遮挡剔除、LOD剔除、距离剔除、背面剔除以及最新的GPU遮挡剔除。本文将深入探讨这些技术的原理、实现方法及适用场景，帮助开发者高效优化游戏性能。

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2. 剔除技术详解

2.1 视锥体剔除（Frustum Culling）

视锥体剔除是Unity中最基础的剔除技术，它会自动跳过不在摄像机视野内的对象的渲染。例如，如果一个立方体位于摄像机后方，Unity不会绘制它。这一技术无需额外设置，开箱即用，适用于所有场景。

2.2 遮挡剔除（Occlusion Culling）

遮挡剔除用于跳过被其他物体遮挡的对象的渲染。例如，墙壁后面的家具不会被绘制。要使用遮挡剔除，开发者需要：

1. 打开 Window > Rendering > Occlusion Culling。
2. 将对象标记为静态。
3. 烘焙遮挡数据。

遮挡剔除在运行时由CPU执行计算，适合用于室内场景或狭小空间。需要注意的是，遮挡剔除数据会占用内存，因此必须确保有足够的内存来加载这些数据。

2.3 LOD剔除（Level of Detail Culling）

LOD剔除通过降低远离摄像机的对象的复杂度来优化性能。设置方法如下：

1. 为对象添加一个LOD组。
2. 为每个LOD级别分配低分辨率模型。

LOD剔除可以减少场景中的三角形数量，避免微三角形（极小的三角形）导致的性能问题。开发者可以通过线框模式或HDRP的渲染调试窗口来确定LOD过渡点。

2.4 距离剔除（Distance Culling）

距离剔除根据对象与摄像机的距离来隐藏对象。开发者可以通过代码为特定图层设置距离。
距离剔除适合开放世界游戏，可以避免渲染远处的对象。

2.5 背面剔除（Backface Culling）

背面剔除避免渲染物体的背面。例如，立方体的内部面不会被绘制。默认情况下，Unity的着色器启用了背面剔除。开发者可以在材质设置中选择渲染正面、背面或两者。

2.6 自定义剔除（Custom Culling）

自定义剔除允许开发者基于特定规则禁用对象。例如，可以根据对象与摄像机的距离动态剔除对象。这种方法适合动态物体（如敌人或交互对象），但需要注意性能开销，因为它需要每帧运行。

2.7 阴影剔除（Shadow Culling）

Unity会剔除超出光照范围的阴影。在URP中，开发者可以通过调整阴影的最大距离和级联数来优化阴影渲染。在HDRP中，可以通过全局体积的阴影配置文件进行设置。

2.8 GPU遮挡剔除（GPU Occlusion Culling）

GPU遮挡剔除是Unity 6及以上版本的新功能，它利用GPU在运行时处理遮挡剔除。

启用方法如下：

1. 在 Project Settings > Graphics 中，将 Batch Renderer Group Variance 设置为 Preserve All。
2. 在URP或HDRP资产中启用GPU驻留绘制器。

GPU遮挡剔除无需烘焙，适合开放世界游戏和新一代硬件。

3. 总结

剔除技术在Unity性能优化中扮演着重要角色。通过合理使用视锥体剔除、遮挡剔除、LOD剔除、距离剔除、背面剔除及GPU遮挡剔除，开发者可以显著减少渲染负载，提升游戏性能。每种剔除技术都有其适用场景，开发者应根据项目需求选择合适的方法。

结语

Unity的剔除技术为性能优化提供了强大的工具。通过学习本文，开发者可以掌握这些技术的核心原理与实现方法，并在实际项目中灵活应用。如果你对Unity性能优化感兴趣，不妨尝试这些剔除技术，为你的游戏带来更流畅的体验！