[unity]GPU Instance学习

前言
我们之前研究过为什么Unity的UI可以合批，是因为使用了相同的材质进行渲染，UI上不同图片渲染是通过把图片打成一张图集后，使用Image组件对顶点填充了不同的UV值实现的。
那么有没有什么办法可以让3D的物体也像UI一样，使用相同材质，但是可以表现出不一样的样子呢（比如颜色/位置等）？
我们知道unity有两种传统的批处理的方式：静态批处理，动态批处理。其中动态批处理可以实现让物体使用相同的材质，拥有不同的位置信息。但是动态批处理的局限性很高（顶点数限制，PASS数限制等）。
Unity在5.4及以后的版本支持了一种新的批处理方式：GPU Instancing。通过这种方式，我们可以给同一材质传递一些不同的信息，进而渲染出不同的效果。
GPU Instancing官方文档

1.使用Unity的Standard材质
首先，为了避免动态批处理影响我们观察GPU Instance的结果，我们要先把动态批处理关掉（在Build Setting中的Player Setting中）：
关闭动态批处理
然后我们在unity中新建一个材质球，把面板上的GPU Instancing选项勾上，新建几个cube得到的结果是这样的：
16个cube的GPUInstancing

WTF?16个cube居然有67个Batches?这哪里优化了，分明是负优化好吧。。。
这里我们读一下文档，文档中介绍说我们需要修改一下我们的shader以支持GPUInstancing

#pragma multi_compile_instancing
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
};
因为我使用的是旧版本的unity，看了一下stanard材质中并没有相关的宏定义，以下是我使用的standard材质的shader：

#pragma shader_feature _NORMALMAP
#pragma shader_feature _ _ALPHATEST_ON _ALPHABLEND_ON _ALPHAPREMULTIPLY_ON
#pragma shader_feature _EMISSION
#pragma shader_feature _METALLICGLOSSMAP 
#pragma shader_feature ___ _DETAIL_MULX2
#pragma shader_feature _PARALLAXMAP

#pragma multi_compile_f***ase
#pragma multi_compile_fog

#pragma vertex vertForwardBase
#pragma fragment fragForwardBase

#include "UnityStandardCore.cginc"
ENDCG
2.使用文档提供的demo进行实验
文档中提供了一个shader和一个脚本作为例子，我们就用我们之前的cube们进行实验。

使用了demo中的shader后

在使用了文档中提供的例子后，cube们真的可以通过一个DC绘制出来了。

再通过脚本中对颜色的控制，实现了一个DC中绘制不同颜色的相同材质

shader代码：

Shader "SimplestInstancedShader"
{
Properties
{
_Color("Color", Color) = (1, 1, 1, 1)
}

SubShader
{
Tags{ "RenderType" = "Opaque" }
LOD 100

Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#pragma multi_compile_instancing
#include "UnityCG.cginc"

struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
};

struct v2f
{
float4 vertex : SV_POSITION;
UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID // necessary only if you want to access instanced properties in fragment Shader.
};

UNITY_INSTANCING_BUFFER_START(Props)
UNITY_DEFINE_INSTANCED_PROP(float4, _Color)
UNITY_INSTANCING_BUFFER_END(Props)

v2f vert(appdata v)
{
v2f o;

UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(v);
UNITY_TRANSFER_INSTANCE_ID(v, o); // necessary only if you want to access instanced properties in the fragment Shader.

o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
return o;
}

fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
{
UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(i); // necessary only if any instanced properties are going to be accessed in the fragment Shader.
return UNITY_ACCESS_INSTANCED_PROP(Props, _Color);
}
ENDCG
}
}
}

C#中，使用同一个Block进行存储不同的颜色值，给相同的材质赋予同一个Block，才能进行批处理，其中除了可以存color类型，还可以存float，texture，Matrix等类型，以实现不同的需求。代码：

MaterialPropertyBlock props = new MaterialPropertyBlock();
MeshRenderer renderer;

foreach (GameObject obj in objects)
{
float r = Random.Range(0.0f, 1.0f);
float g = Random.Range(0.0f, 1.0f);
float b = Random.Range(0.0f, 1.0f);
props.SetColor("_Color", new Color(r, g, b));

renderer = obj.GetComponent<MeshRenderer>();
renderer.SetPropertyBlock(props);
}
更多unity2018的功能介绍请到paws3d学习中心查找。