VR 性能测试

总览 UE4 虚拟现实项目性能与分析的核心原则。

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总体而言,维持 VR 项目的帧率挑战性极大,即使使用推荐硬件也同样如此。VR 帧率稳定性比常规实时渲染更为重要, 因为掉帧会对用户体验产生极大的破坏。

因此需要预留缓冲,以便获取比普通帧运行时间更长的帧。由于其可能导致输入/追踪延迟,因此无法对多个帧进行指令管线化。这意味着游戏线程将固定比渲染线程提前一帧,GPU 和渲染线程则在同一帧上同步。因为二次投影存在系统开销,GPU 时间略微少于 11 ms。游戏代码开销会在游戏线程中造成较长的帧时、绘制调用开销会在渲染线程中造成较长的帧时、变形或着色开销会在 GPU 中造成较长的帧时。这些因素都会导致帧时的缺失。需要考虑这三个因素,并进行平衡。

如使用 最佳方法指南 中的控制台变量设置,渲染线程性能应该达到理想效果。因此,对内容和游戏代码进行优化十分重要,可借此榨取帧率。需要尽量简化所有内容。

简化内容的常见方法如下。

  • 不使用动态光照和阴影。

  • 不大量使用半透明。

  • 可见批次中的实例。如实例化群组中的一个元素为可见,则整个群组均会被绘制。

  • 为所有内容设置 LOD。

  • 简化材质复杂程度,减少每个物体的材质数量。

  • 烘焙重要性不高的内容。

  • 不使用能包含玩家的大型几何体。

  • 尽量使用预计算的可见体积域。

查看 Bullet TrainShowdown 范例,了解 Epic 时如何制作视觉效果极佳但实际却较为简单的虚拟现实内容。还需要注意的是多数屏幕空间技巧均无法在立体中使用。看上去会是扁平或错误的效果。

必须在项目中对工作进行分析,维持帧率。慢慢增加复杂度到临界点的方式更为可取。在游戏发布前数日还需要下调效果来维持性能并非良好的工作方式。

减少绘制调用有两个技巧。尽量多地将材质组合起来,并大量使用实例化静态网格体组件。此外,实例化时需要注意的是——如果被实例化的内容有一部分为可见,则其整体均会被绘制。因此在一些情况下实例化的益处会大大减少。必须按批进行实例化,批中大多数物体从相同的点看上去均为可见或不可见。

可以另外考虑的方法是使用剔除体积域,将体积域之外的不可见空间全部剔除。遮蔽在其选择进行绘制的内容中稍显自由,而剔除体积域有助于使这些选择更为保守。如果内容以此方式构建,则可通过开启或关闭 Actor(或整个子关卡)的显示达到相同效果。

另外需要注意的是,透明度为零的内容可能仍会被绘制。因此,如果不需要对其进行渲染,则将其隐藏。

获取整体数据

Oculus 和 SteamVR 均有用于了解性能的第三方工具。建议使用这些工具查看实际的帧时和合成器开销。

在 UE4 中可通过以下方式获取游戏中的整体数据。

控制台命令

描述

stat unit

可显示整体游戏线程、绘制线程和 GPU 时间,以及整体的帧时。这最适用于收集以下信息:整体总帧时是否处于理想区间、游戏线程时间,但不可用于收集绘制线程和 GPU 时间。

startfpschart / stopfpschart

如果需要了解 90Hz 以上花费的时间百分比,可运行这些命令。它将捕捉并聚合开始和结束之间窗口上的数据,并转存带有桶装帧率信息的文件。注意:游戏有时会报告略低于 90Hz,但实际却为 90。最好检查 80+ 的桶(bucket),确定在帧率上消耗的实际时间。

stat gpu

4.14 版本中添加了此命令,与 GPU 分析工具提供数据相似,玩家可在游戏中观察并监控这些数据。很适用于快速检查 GPU 工作的开销。

实时 GPU 分析工具

在游戏或编辑器中输入 stat gpu 即可使用全新的实时 GPU 分析工具。这些数据为累积式,非层级式。因此不需要从事件树向下寻找即可看到主要类型。例如,阴影投影为所有光照的全部投影(在所有镜头中)的总和。

StatGPU.png

如果需要在游戏进程中收集数据(例如用于图表中),实时数据则尤其实用。实时显示可用于分析在控制台变量或精度设置上启用的功能,或立即知晓结果在编辑器中进行优化。

数据在代码中被声明为浮点计数器,如: DECLARE_FLOAT_COUNTER_STAT(TEXT("Postprocessing"), Stat_GPU_Postprocessing, STATGROUP_GPU);

渲染线程代码块可与 SCOPED_GPU_STAT 宏一同被 instrument,工作原理与 SCOPED_DRAW_EVENT 相似,如: SCOPED_GPU_STAT(RHICmdList, Stat_GPU_Postprocessing);

与绘制事件不同,GPU 数据为累积式。可为相同数据添加多个条目,它们将被聚合。

为被显示标记的内容应被包含在包罗 [unaccounted] 数据中。如该数据较高,则说明尚有内容未包含在显式数据中,需要添加更多宏进行追踪。

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