86.粒子系统GPU侧优化思路

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发布时间 : 2026-02-28 18:24

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86.性能优化-GPU-粒子系统优化-GPU侧优化思路
1. 86.1 知识点
2. 86.2 知识点代码
  1. Lesson85_性能优化_GPU_粒子系统优化_GPU侧优化思路.cs

86.性能优化-GPU-粒子系统优化-GPU侧优化思路

86.1 知识点

粒子系统 GPU 侧优化思路

GPU 侧的目标是少算像素：降低屏幕上参与计算的像素数，以及每个像素计算的内容。

控制 OverDraw

粒子多为半透明，为做透明度混合往往不写深度，导致多粒子叠加时同一像素被多次计算，需要尽量减轻这类 OverDraw：

减少粒子数量和粒子尺寸：覆盖面积大致由「粒子数量 × 粒子尺寸」决定。
使用 Trim Alpha（修剪透明度）：裁掉贴图边缘的无效透明区域。可在美术导出前处理，或用图集工具自动忽略透明边。例如 512×512 的图若有效内容只有 128×128，可把四周透明区裁掉。
设置合理的 Start Size（开始大小）：避免过大造成满屏覆盖。
使用 LOD：远处用雾面贴图或后处理体积雾等替代高精度粒子。

降低几何复杂度

粒子同样要经过顶点阶段，降低几何复杂度可以减轻顶点处理开销：

使用广告牌粒子：广告牌一般一个四边形即可。
合理使用拖尾模块（Trails）：拖尾会把一个粒子拉成很多顶点，增加顶点阶段压力。可调大采样间距、限制最大顶点数。
合理使用网格粒子：若用网格粒子，尽量用低面数模型，单个网格粒子就可能上百顶点，会明显增加顶点负担。

减少片元着色开销

从渲染层面降低着色器计算量，即可降低粒子开销：

降低着色器复杂度：减少纹理采样，尽量单张贴图，少用法线、遮罩等；避免片元中的分支和高开销函数；粒子一般不必投射阴影，光照也需谨慎。
优化贴图：可减少序列帧数量、降低分辨率；压缩贴图，移动端优先使用 ASTC、ETC2 等格式。

替代手段

在满足表现的前提下，用低成本方案替代高消耗表现：

能用不透明就不用半透明：如弹壳、碎屑等可用几何队列的不透明粒子，避免半透明排序和混合。
用后处理替代：大范围雾、火焰等可用屏幕后处理实现。
使用 VFX Graph（Unity 2018.3 起提供的基于节点的 GPU 粒子系统）：依赖 SRP，仅支持 URP/HDRP，内置管线不支持。若粒子数量达到上万量级，可考虑用其制作。

86.2 知识点代码

Lesson85_性能优化_GPU_粒子系统优化_GPU侧优化思路.cs

public class Lesson85_性能优化_GPU_粒子系统优化_GPU侧优化思路
{
    #region 知识回顾 粒子系统 GPU侧优化思路

    //GPU
    //优化目标 —— 少算像素
    //降低屏幕上计算的像素数
    //降低每个像素计算的内容

    #endregion

    #region 知识点一 控制OverDraw

    //粒子大部分是半透明的，为了进行透明度混合
    //往往不会进行深度写入，导致多个粒子叠加时同一像素被反复计算
    //我们需要尽量减少这种计算
    //1.减少粒子数量和粒子尺寸
    //  因为 粒子数量 x 粒子尺寸 决定了 覆盖面积
    //2.使用修剪透明度（Trim Alpha），裁剪掉贴图边缘的空透明区域
    //  一般在美术导出图片前裁剪掉无效透明区域，或用图集工具自动忽略无效透明边缘
    //  比如一张图512x512，但是其中的有效图形只占128 x 128的区域，完全可以把四周透明区域裁剪掉
    //3.设置合理的 开始大小参数（Start Size）
    //  避免大面积的满屏效果
    //4.使用LOD
    //  远处粒子直接换成雾面贴图或后处理效果的体积雾效果
    //等等

    #endregion

    #region 知识点二 降低几何复杂度

    //粒子也需要被渲染才能被我们看到
    //降低几何复杂度，可以减少着色器中顶点处理部分的开销
    //1.使用广告牌粒子
    //  广告牌效果一般只需要使用一个四边形即可
    //2.合理使用拖尾模块（Trails）
    //  拖尾效果会把单个粒子拉成数十个顶点，会增加GPU顶点处理阶段的压力
    //  我们可以调大拖尾效果的采样间距，限制最大顶点数
    //3.合理使用网格粒子
    //  如果一定要使用网格粒子，也尽量使用低模
    //  因为一个网格粒子可能就会包含数百顶点，会大幅增加顶点处理压力

    #endregion

    #region 知识点三 减少片元着色开销

    //粒子也需要被渲染才能被我们看到
    //如果从渲染层面上，减少着色器中计算开销就可以降低粒子的开销
    //1.降低着色器复杂度
    //  减少纹理采样，尽量用一张纹理即可，尽量避免使用法线、遮罩相关纹理
    //  避免在片元着色器中产生分支，或使用高开销函数
    //  大多数情况下不太需要给粒子投射阴影
    //  受光影响也需谨慎使用
    //2.优化贴图
    //  可以减少序列帧动画帧数，降低其分辨率
    //  可以压缩贴图，移动端优先使用ASTC、ETC2等压缩格式
    //等等

    #endregion

    #region 知识点四 替代手段

    //在一些表现效果中，我们应该尽量使用不那么消耗性能的手段去替代高消耗表现
    //比如：
    //1.能用不透明就不要使用半透明粒子
    //  一些游戏中的弹壳、碎屑效果，我们可以使用几何渲染队列的粒子，不要使用半透明
    //2.后处理效果替代
    //  大范围的雾、火焰，可以改为屏幕后处理效果去实现
    //3.使用VFX Graph（2018.3 引入的一套基于节点的 GPU 粒子特效系统）
    //  依赖于SRP管线，只支持URP和HDRP项目，内置渲染管线不支持
    //  如果你的粒子效果有上万粒子，可以考虑使用它来制作

    #endregion

    #region 知识点五 更多粒子系统优化方案

    //1.为移动应用优化粒子效果
    //  https://learn.unity.com/tutorial/optimizing-particle-effects-for-mobile-applications
    //2.内置渲染管线中的粒子系统优化
    //  https://docs.unity3d.com/6000.2/Documentation/Manual/particle-system-optimization.html

    #endregion
}

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