Unity技术学习：RenderMesh、RenderMeshInstanced

叠甲：本人比较菜，如果哪里不对或者有认知不到的地方，欢迎锐评（不玻璃心）！

导师留了个任务，渲染大量的、移动的物体。

当时找了几个解决方案：

静态批处理：

这东西只对静态物体管用，哪怕勾上，上万个物体就寄了（虽然灵活度很高），只需要勾上就可以了。

Shader上的GPUInstance：

灵活度也挺高的，但是对于超过上限（貌似是1023？）的物体数量，依旧拉胯，batch数虽然不是猛增但是帧率很拉（后续可能会做性能分析）

RenderMeshIndirect（手动GPUInstance？）:

跑了一下示例，woc，吊的一批，就是每个块可控性比较差（也可能是我比较菜，目前已知的就是使用，动画贴图，作为参数传入，才能单独控制某个块的动画，而且没有碰撞、无法单独操控等等），但是，一次性绘制10w，600帧没有一点儿压力。1000w个能跑十几帧（视觉效果拉满）。

所以接下来我从 RenderMesh到RenderMeshInstanced再到RenderMeshIndirect的API给说一下，并且跑一下示例：

RenderMesh：

使用给定的渲染参数渲染网格。

public static void RenderMesh（ref RenderParams rparams， Mesh mesh， int submeshIndex， Matrix4x4 objectToWorld， Nullable<Matrix4x4> prevObjectToWorld = null）;

rparams：

camera	用于渲染的相机。如果设置为 null（默认），则为所有摄像机渲染。
layer	用于渲染的图层。要使用的图层。
lightProbeProxyVolume	用于渲染的光探针代理体积（LPPV）。
lightProbeUsage	光探头使用的类型。
material	用于渲染的材质。
matProps	用于渲染的材质属性。
motionVectorMode	用于渲染的运动矢量模式。
receiveShadows	描述渲染的几何体是否应接收阴影。
reflectionProbeUsage	用于渲染的反射探针的类型。
rendererPriority	渲染器优先级。
renderingLayerMask	用于渲染的渲染器图层蒙版。
shadowCastingMode	描述几何体是否应投射阴影。
worldBounds	定义几何体的世界空间边界。用于对渲染的几何体进行剔除和排序。

MaterialPropertyBlock-CSDN博客

submeshIndex：

当网格体包含多个材质（子网格）时，子网格体 Unity 的索引会呈现。对于具有单个材质的网格，请使用值 0（这个是啥子，冲浪了好久，但是找不到）

objectToWorld：

Unity 用于将网格从对象转换为世界空间的转换矩阵。

prevObjectToWorld：

Unity 使用前面的帧变换矩阵来计算网格的运动矢量。

using UnityEngine;

public class ExampleClass : MonoBehaviour
{
    public Material material;
    public Mesh mesh;

    void Update()
    {
        RenderParams rp = new RenderParams(material);
        rp.camera = Camera.main;
        rp.layer = 6;
        rp.matProps = new MaterialPropertyBlock();
        rp.worldBounds = new Bounds(new Vector3(0,0,0),new Vector3(1,1,1));
        for (int i = 0; i < 10; ++i)
            Graphics.RenderMesh(rp, mesh, 0, Matrix4x4.Translate(new Vector3(-6.5f + i, 0.0f, 5.0f)));
    }
}

RenderMeshInstanced：

使用 GPU 实例渲染网格的多个实例。

public static void RenderMeshInstanced(RenderParams rparams, Mesh mesh, int submeshIndex, NativeArray<T> instanceData, int instanceCount = -1, int startInstance = 0);

instanceData：

用于呈现实例的实例数据数组。

instanceCount：

要呈现的实例数。当此参数为 -1（默认值）时，Unity 会呈现从数组到末尾的所有实例。

startInstance：

要呈现的第一个实例。

using UnityEngine;

public class ExampleClass : MonoBehaviour
{
    public Material material;
    public Mesh mesh;
    const int numInstances = 1000;

    struct MyInstanceData
    {
        public Matrix4x4 objectToWorld;
        public float myOtherData;
        public uint renderingLayerMask;
    };

    void Update()
    {
        RenderParams rp = new RenderParams(material);
        MyInstanceData[] instData = new MyInstanceData[numInstances];
        for (int i = 0; i < numInstances; ++i)
        {
            instData[i].objectToWorld = Matrix4x4.Translate(new Vector3(-4.5f + i*3, 0.0f, 5.0f));
            instData[i].renderingLayerMask = (i & 1) == 0 ? 1u : 2u;
        }
        Graphics.RenderMeshInstanced(rp, mesh, 0, instData);
    }
}

RenderMeshIndirect：

public static void RenderMeshIndirect(ref RenderParams rparams, Mesh mesh, GraphicsBuffer commandBuffer, int commandCount = 1, int startCommand = 0);

commandBuffer：

把命令打包的buffer

using UnityEngine;

public class ExampleClass : MonoBehaviour
{
    public Material material;
    public Mesh mesh;

    GraphicsBuffer commandBuf;
    GraphicsBuffer.IndirectDrawIndexedArgs[] commandData;
    const int commandCount = 1;
    public uint   num=100;
    void Start()
    {
        commandBuf = new GraphicsBuffer(GraphicsBuffer.Target.IndirectArguments, commandCount, GraphicsBuffer.IndirectDrawIndexedArgs.size);
        commandData = new GraphicsBuffer.IndirectDrawIndexedArgs[commandCount];
    }

    void OnDestroy()
    {
        commandBuf?.Release();
        commandBuf = null;
    }

    void Update()
    {
        RenderParams rp = new RenderParams(material);
        rp.worldBounds = new Bounds(Vector3.zero, 10000 * Vector3.one); // use tighter bounds for better FOV culling
        rp.matProps = new MaterialPropertyBlock();
        rp.matProps.SetMatrix("_ObjectToWorld", Matrix4x4.Translate(new Vector3(0f, 0, 0)));
        commandData[0].indexCountPerInstance = mesh.GetIndexCount(0);
        commandData[0].instanceCount = num;


        commandBuf.SetData(commandData);
        Graphics.RenderMeshIndirect(rp, mesh, commandBuf, commandCount);
    }
}

Shader "ExampleShader"
{
    SubShader
    {
        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #include "UnityCG.cginc"
            #define UNITY_INDIRECT_DRAW_ARGS IndirectDrawIndexedArgs
            #include "UnityIndirect.cginc"

            struct v2f
            {
                float4 pos : SV_POSITION;
                float4 color : COLOR0;
            };

            uniform float4x4 _ObjectToWorld;

            v2f vert(appdata_base v, uint svInstanceID : SV_InstanceID)
            {
                InitIndirectDrawArgs(0);
                v2f o;
                uint cmdID = GetCommandID(0);
                uint instanceID = GetIndirectInstanceID(svInstanceID);
                float timeOffset = _Time.y * 0.5; // 调整运动速度
                float xOffset = sin(timeOffset + instanceID *5) * 10; // x方向偏移
                float yOffset = cos(timeOffset + instanceID * 7) * 10; // y方向偏移
                float zOffset = sin(timeOffset + instanceID * 9) *10; // z方向偏移
              
                float4 wpos = mul(_ObjectToWorld, v.vertex + float4(instanceID%1000+ xOffset, cmdID+ yOffset, instanceID / 1000 *3+zOffset, 0));
                o.pos = mul(UNITY_MATRIX_VP, wpos);
                o.color = float4(cmdID & 1 ? 0.0f : 1.0f, cmdID & 1 ? 1.0f : 0.0f, instanceID / float(GetIndirectInstanceCount()), 0.0f);
                return o;
            }

            float4 frag(v2f i) : SV_Target
            {
                return i.color;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

100w个方块能跑150帧，cool！