Как сделать графику на Unity лучше. Конкретные советы
Hello, username! Меня зовут Константин Ермолаев и я профессионально занимаюсь 3д графикой и разработкой игр на Unity. Чаще всего по поводу моих игр слышу вопрос: «Это что, Unity?» Да, это Unity. И ничего магического в этом нет, всем кому интересна данная тема — под кат.
Самое главное что вы должны знать о графике — это то, из чего она состоит.
Графика строится из набора изображений, который смешивается друг с другом по определенному закону, который приближает визуализацию финального изображения к реальному (либо стилизованному, если так задумано). Так и движок Unity работает точно по такому же принципу. Если кратко, то берем базовые цвета поверхностей, перемножаем их с освещенностью, добавляем отражения и спекуляр. Это общеизвестные факты, но без них никуда.
Your browser does not support HTML5 video.
Казалось бы всё просто, сел и сделал красиво, но в реальности мало кто может добиться приличных результатов за короткий срок, всё потому что в юнити досихпор нет некоторых очень важных элементов, которые позволяют это сделать быстро и главное надёжно.
Тени
В 2019 году мы имеем стандартные тени такого вида
это «Мягкие тени». Без боли на это смотреть невозможно.
Это тени из ассетстора за деньги. Это не очень удачный пример (взял то, что было под рукой), но суть должна быть ясна, тени действительно размыты и радуют глаз.
Объемный свет
Нативного решения у юнити вообще нет, поэтому сравнивать не буду. Просто покажу, что есть несколько вариантов решений в ассетсторе на примере своей игры:
Постобработка
У юнити есть есть PostProcessStackV2 и он в целом справляется со своей задачей, но кое чего всё равно не хватает, это хорошего AO, точнее HBAO+. Это ScreenSpace Ambient Occlusion, который не создает теней на объектах разнесенных по глубине.
Кроме самозатенения тут есть и очень интересная возможность Color Bleeding — эмуляция вторичного отражения света, которое добавляет картинке жизни.
Для кого-то это покажется несущественным, но для меня наличие данных возможностей — единственное, что позволяет вообще делать графику на юнити, а не там где вы возможно подумали, потому что главное в Юнити это всё таки удобство и стоимость разработки с малым числом людей и бюджетом, а для нас — инди — это самое главное. Как известно: дьявол кроется в деталях и я перечислил те из них, которые считаю самыми важными. Всё остальное это уже стандартный подход: замоделить модельки, затекстурить модельки, сделать шейдер и т. п. По данной теме итак предостаточно информации.
Названия плагинов не упоминаю, чтобы не сочли за рекламу, это не мои плагины. Если у вас есть ещё какие то полезные вещи для улучшения графики в Unity, то комментарии открыты и ждут Вас, username.
- Unity
- Работа с 3D-графикой
Делаем графику в Unity Лучше.
Всем привет, давно не писал и вот назрело. Как вы знаете, я завязал с тёмной стороной рендерингом в 3д максе и ушёл в коварный мир реалтайма, а именно в игровые движки и остановил свой выбор на Unity. Чаще всего по поводу моих игр слышу вопрос: «Это что, Unity?» Да, это Unity. И ничего магического в этом нет. В данной статье кроме лапши и воды я расскажу вам о том как сделать графику на юнити Лучше 🙂
За 2 года я сделал 12. игр или ,точнее сказать, попыток сделать игру 🙂 До финальной стадии дожили 3, ещё штук 5 находятся в законсервированном,но подающем надежды виде, а остальные, увы списаны в утиль! Но это отдельная история и её я вам расскажу, если данный пост наберет 10к просмотров, поэтому всем кому интересно — скидывайте ссылку друзьям и врагам, потому что набрать 10к можно только так :)) Поехали! Самое главное что вы должны знать о графике — это то, из чего она состоит. Графика строится из набора изображений, который смешивается друг с другом по определенному закону, который приближает визуализацию финального изображения к реальному (либо стилизованному, если так задумано). Так устроен любой рендерер(и корона и вирей и редшифт и октан и все все все) и движок Unity работает точно по такому же принципу. Если кратко, то берем базовые цвета поверхностей, перемножаем их с освещенностью, добавляем отражения и спекуляр. Это общеизвестные факты, но без них никуда, любой 3дшник должен это знать и использовать! Казалось бы всё просто, сел и сделал красиво, но в реальности мало кто может добиться приличных результатов за короткий срок, всё потому что в юнити до сих пор нет некоторых очень важных элементов, которые позволяют это сделать быстро и главное надёжно.
Тени
В 2019 году мы имеем стандартные тени такого вида Слева стандартные «Мягкие тени». Без боли на это смотреть невозможно. Справа из ассетстора за деньги, называется NGSS. Речь идет о Реалтаймовых тенях, а не о запеченных.
Объемный свет
Нативного решения у юнити вообще нет, поэтому сравнивать не буду. Просто покажу, что есть несколько вариантов решений в ассетсторе на примере своей игры:
Есть бесплатный вариант AURA, есть платные решения. AURA мне по нескольким причинам не понравилась, в первую очередь из-за своей стабильности, поэтому я пользуюсь платным ассетом: HxVolumetricLighting.
Постобработка
У юнити есть есть PostProcessStackV2 и он в целом справляется со своей задачей, но кое чего всё равно не хватает, это хорошего AO, точнее HBAO+. Это ScreenSpace Ambient Occlusion, который не создает теней на объектах разнесенных по глубине.
Кроме самозатенения тут есть и очень интересная возможность Color Bleeding — эмуляция вторичного отражения света, которое добавляет картинке жизни, в простонародье — вторичка(от Древнегреческого Secondary GI).
Шейдеры
Ну и в конце концов не стандартными материалами едиными живём, шейдеры тоже нужно делать уникальные и для этого совсем не обязательно писать код, потому что есть Amplify Shader Editor, нодовый редактор, который может освоить любой 3дмаксер, майер, блендераст и прочие синемешники. 🙂 без обид, блендер клёвый!
В частности можно сделать вот такой вот шейдер стекла из картинки выше, а на картинке ниже то, как он выглядит в редакторе:
Как вы могли заметить, это мало чем отличается от стандартных материал эдиторов популярных 3д пакетов, и на самом деле переход с них на редактор шейдеров в юнити очень прост, достаточно просто изучить список доступных нод, а принцип всего остально тот же самый. Но вы не представляете насколько классно после часов страданий ожиданий в 3дмаксике результатов настройки материала — видеть всё в режиме реального времени да ещё и вращать всё на одном месте камерой. Для кого-то это покажется несущественным, но для меня наличие данных возможностей — единственное, что позволяет вообще делать графику на юнити, а не там где вы возможно подумали, потому что главное в Юнити это всё таки удобство и стоимость разработки с малым числом людей и бюджетом, а для нас — инди — это самое главное. Как известно: дьявол кроется в деталях и я перечислил те из них, которые считаю самыми важными. Всё остальное это уже стандартный подход: замоделить модельки, затекстурить модельки, сделать шейдер и т. п. По данной теме итак предостаточно информации. Примеры были взяты из моей недавно выпущенной игры https://store.steampowered.com/app/1151430/Magnia/ поэтому, раз уж вы дочитали до этого момента — поддержите игру хотя бы добавлением в Вишлист:) Каждое такое действие помогает продвигаться игре вверх в анналах Стима, хотя это совершенно другая история, которую я могу рассказать, если вы не забыли про 10к просмотров и репостики 🙂 Ну а если тема с юнити, никому не интересна, то так тому и быть! Всем адьёс!
PS: Покатились астедава! :)))
671 0 850 8
Интересно! Спасибо! Подскажи, пожалуйста, а почему не UE? Предполагаю, что из-за расходной составляющей. Или нет? Тогда интересно узнать Твоё мнение. Заранее благодарен за ответ!
Улучшение графики игры на движке Unity
В этом уроке я расскажу вам каким образом можно улучшить графику вашей игры, созданной на движке Unity, благодаря плагину Post Processing.
Видеоурок
Прочитать статью о плагине FPS Starter kit можно здесь .
Плагин Post Processing это замечательное дополнение от Unity , которое в скором времени будет интегрировано в сам движок. Плагин позволяет создавать очень красивые эффекты для камеры и делать общую картинку совершенно непохожей на первоначальную. В видео детально описывается моменты работы с этим плагином, здесь же, я приведу картинки до добавления эффектов и после:
(До применения эффектов)
(После применения эффектов)
Результат действительно потрясающий! Если немного дольше над всем этим посидеть, то ваша игра заиграет абсолютно новыми красками и будет выглядеть как профессиональный шедевр.
Как улучшить графику в юнити
Оптимизация производительности графики
Хорошая производительность критична для многих игр. Ниже даны простые советы по увлечению скорости рендеринга в вашей игре.
Какова стоимость графики
Графическая часть вашей игры нагружает в первую очередь две системы компьютера: GPU (графический процессор) и CPU (центральный процессор). Первое правило любой оптимизации: найти, где возникает проблема, так как стратегия оптимизации для GPU и CPU имеет существенные различия (иногда даже возникает ситуация, когда при оптимизации для GPU больше нагрузки ложится на CPU и наоборот).
Типичные узкие места и их проверка:
- GPU часто ограничен филлрейтом (fillrate) или пропускной способностью памяти.
- Lower the display resolution and run the game. If a lower display resolution makes the game run faster, you may be limited by fillrate on the GPU.
- Check “batches” in the Rendering Statistics window. The more batches are being rendered, the higher the cost to the CPU.
- GPU обрабатывает слишком много вершин. Какое количество вершин является нормальным, определяется GPU и набором вертексных шейдеров. Можно посоветовать использовать не более 100 тысяч для мобильных устройств и не более нескольких миллионов для PC.
- The CPU has too many vertices to process. This could be in skinned meshes, cloth simulation, particles, or other game objects and meshes. As above, it is generally good practice to keep this number as low as possible without compromising game quality. See the section on CPU optimization below for guidance on how to do this.
- Рендеринг не создаёт проблем ни для GPU, ни для CPU. Проблема может быть, к примеру, в скриптах или физике. Используйте профайлер для поиска источника проблемы.
Оптимизация для CPU — количество draw call (в дальнейшем, DC)
CPU optimization
To render objects on the screen, the CPU has a lot of processing work to do: working out which lights affect that object, setting up the shader and shader parameters, and sending drawing commands to the graphics driver, which then prepares the commands to be sent off to the graphics card.
All this “per object” CPU usage is resource-intensive, so if you have lots of visible objects, it can add up. For example, if you have a thousand triangles, it is much easier on the CPU if they are all in one mesh, rather than in one mesh per triangle (adding up to 1000 meshes). The cost of both scenarios on the GPU is very similar, but the work done by the CPU to render a thousand objects (instead of one) is significantly higher.
Reduce the visible object count. To reduce the amount of work the CPU needs to do:
- Объединяйте близко расположенные объекты: вручную или используя инструмент draw call batching в Unity.
- Используйте меньше материалов, объединяйте текстуры в большие текстурные атласы.
- Используйте меньше объектов, которые должны визуализироваться несколько раз (отражения, тени, попиксельные источники света и т. п., смотрите ниже).
Объединяйте объекты так, чтобы каждый меш содержал хотя бы несколько сотен треугольников и использоват только один Материал. Важно понимать, что объединение двух объектов, использующих разные материалы, не даст увеличения производительности. Основная причина, по которой два меша используют разные материалы, состоит в том, что они использують разные текстуры. Для оптимизации производительности CPU нужно убедиться, что объекты, которые вы объединяете, используют одну текстуру.
Однако, когда вы используете много пиксельных источников света при Forward rendering path, бывают ситуации, в которых не имеет смысла объединять объекты, это более подробно описано ниже.
CPU optimization using OnDemandRendering
Use OnDemandRendering to improve CPU performance by controlling your application’s rendering speed.
You might want to lower the frame rate in the following scenarios:
- Menus, such as the application entry point or a pause menu. Menus tend to be relatively simple scenes that don’t need to render at full speed. You can render menus at a lower frame rate to reduce power consumption and to prevent device temperature from rising to a point where the CPU frequency may be throttled.
- Turn based games, such as chess. Players spend time waiting for other users to make their move or thinking about their own move. During periods of low activity, you can lower the frame rate to prevent unnecessary power usage and prolong battery life.
- Applications where the content is mostly static, such as Automotive UI.
Adjusting the rendering speed helps you manage power usage and device thermals to maximize battery life and prevent CPU throttling. It works particularly well with the Adaptive Performance package. Even though frames don’t render as often, the application still sends events to scripts at a normal pace (for example, it might receive input during a frame that isn’t rendered). To prevent input lag, you can call OnDemandRendering.renderFrameInterval = 1 for the duration of the input so that movements, buttons, etc. still appear to be responsive.
Situations that are very heavy in areas such as scripting, physics, animation, but not rendering, don’t benefit from using this API. Your application’s visuals might stutter with minimal impact on power usage.
Note: VR applications don’t support On Demand Rendering. Not rendering every frame causes the visuals to be out of sync with head movement and might increase the risk of motion sickness.
GPU: Optimizing Model geometry
There are two basic rules for optimizing the geometry of a Model:
- Don’t use any more triangles than necessary.
- Try to keep the number of UV mapping seams and hard edges (doubled-up vertices) as low as possible.
Следует отметить, что количество вершин, которое обрабатывает видеокарта, обычно не совпадает с количеством, показываемым 3D-приложением. Приложения для моделирования обычно показывают геометрическое количество вершин, то есть, количество угловых точек, составляющих модель. Для видеокарты некоторые геометрические вершины необходимо разбить на несколько логических вершин для корректной визуализации. Вершина может быть разбита на несколько, если она имеет несколько нормалей, UV-координат или вертексных цветов. Следовательно, количество вершин в Unity неизменно выше, чем количество вершин в 3D-приложении.
While the amount of geometry in the Models is mostly relevant for the GPU, some features in Unity also process Models on the CPU (for example, Mesh skinning).
For more tips on improving performance while creating Assets in 3D applications outside of Unity, see Modeling characters for optimal performance.
Lighting performance
Самое быстрое освещение — это то, которое не рассчитывается. Используйте карты освещения для запекания статичного освещения вместо расчёта освещения в каждом кадре. Процесс создания карт освещения требует много времени, чем простое размещения источников света в сцене, но:
- Это намного быстрее работает (в 2–3 раза по сравнению с 2 пиксельными источниками света)
- Это выглядит лучше, так как вы можете запечь глобальное освещение и с более высоким качеством
Во многих случаях можно заменить размещение источников света правильной настройков шейдеров и контента. Для примера, вместо размещения источника света прямо перед камерой для получения эффекта “подсветка краёв модели” (rim lighting), проще добавить расчёт этого эффекта прямо в шейдере.
Освещение в forward rendering
Освещение в forward rendering
Пиксельное динамическое освещение добавит затраты на визуализацию каждого пикселя и может привести к появлению объектов, визуализируемых в несколько проходов. На маломощных устройствах, таких как мобильные устройства или дешёвые PC, следует избегать использования более чем одного пиксельного источника света, освещающего каждый отдельный объект, и стараться использовать карты освещения. Вершинное динамическое освещение может добавить затраты для случаев вершинных трансформаций. Старайтесь избегать ситуаций, когда несколько источников света освещают один объект.
Если вы используете пиксельное освещение, то каждлый меш будет визуализирован столько раз, сколько пиксельных источников света его освещает. Если вы объедините два меша, находящихся далеко друг от друга, то это увеличит габариты меша. Все пиксельные источники света, освещавшие каждую часть объединённого меша, будут освещать теперь этот меш, поэтому количество проходов визуализации, необходимое для этого меша, увеличится. Как правило, число проходов для объединённого меша равно сумме проходов для составивших его частей, в результате чего нет выигрыша от объединения. По этой причине не стоит объединять меши, которые достаточно далеко друг от друга, чтобы быть освещёнными разными пиксельными источниками света.
During rendering, Unity finds all lights surrounding a mesh and calculates which of those lights affect it most. The settings on the Quality window are used to modify how many of the lights end up as pixel lights, and how many as vertex lights. Each light calculates its importance based on how far away it is from the mesh and how intense its illumination is — and some lights are more important than others purely from the game context. For this reason, every light has a Render Mode setting which can be set to Important or Not Important; lights marked as Not Important have a lower rendering overhead.
Для примера рассмотрим игру, где игрок управляет автомобилем, движущимся в темноте со включёнными фарами. Скорее всего, передние фары будут наиболее важным источником света в игре и параметр Render Mode будет установлен для них в значение Important. Задние огни будут менее важны, не оказывая значительного влияния на конечное изображения, так что для них Render Mode можно установить в Not Important, сэкономив тем самым аппаратные ресурсы.
Оптимизация пиксельного освещения сохраняет ресурсы и CPU и GPU: CPU делает меньше draw calls, а GPU обрабатывает меньше вершин и растеризует меньше пикселей для каждого дополнительного объекта.
GPU: сжатие текстур и мипмапы
Use Compressed textures to decrease the size of your textures. This can result in faster load times, a smaller memory footprint, and dramatically increased rendering performance. Compressed textures only use a fraction of the memory bandwidth needed for uncompressed 32-bit RGBA textures.
Использование мипмап для текстур
Как правило, параметр импорта Generate Mip Maps включён для текстур, используемых в 3D-сцене. В этом случае сжатие текстур поможет ограничить количество текстурных данных, транспортируемых в GPU при визуализации. Мимпапы позволяют GPU использовать для маленьких треугольников текстуры пониженного разрешения.
Есть исключение из этого правила: когда один тексель (пиксель текстуры) соответствует одному пикселю экрана, что встречается в элементах пользовательского интерфейса и в 2D-играх.
LOD и послойное задание дистанции для сulling
Culling objects involves making objects invisible. This is an effective way to reduce both the CPU and GPU load.
В некоторых играх целесообразно обрезать мелкие объекты более агрессивно, чем крупные, чтобы снизить разницу между нагрузкой на CPU и GPU. Для примера, маленькие камни и трава могут обрезаться на меньшей дистанции, чем большие здания.
There are a number of ways you can achieve this:
- Use the Level Of Detail system
- Manually set per-layer culling distances on the camera
Это может быть достигнуто использованием системы Level Of Detail или ручной настройкой дистанции обрезки для камеры по слоям. Вы можете поместить мелкие объекты в отдельный слой и задать ему дистанцию обрезки, используя свойство Camera.layerCullDistances.
Тени в реальном времени
Тени в реальном времени хорошо выглядят, но они могут сильно снижать производительность, одновременно добавляя дополнительные draw calls для CPU и дополнительную обработку для GPU. Подробности даны на странице Shadows.
GPU: советы для написания высокопроизводительных шейдеров
Different platforms have vastly different performance capabilities; a high-end PC GPU can handle much more in terms of graphics and shaders than a low-end mobile GPU. The same is true even on a single platform; a fast GPU is dozens of times faster than a slow integrated GPU.
Имейте в виду, что производительность GPU на мобильных устройствах и PC начального уровня скорее всего будет намного ниже, чем на PC, который вы используете для разработки. Как правило, шейдеры нужно вручную оптимизировать, чтобы уменьшить количество расчётов и чтений текстуры для получения высокой производительности. Для примера, некоторые встроенные в Unity шейдеры имеют “мобильные” эквиваленты, которые работают намного быстрее за счёт некоторых ограничений и упрощений.
Ниже приведены рекомендации, которые важны для GPU в мобильных устройствах и PC низкого уровня:
Сложные математические операции
Transcendental mathematical functions (such as pow , exp , log , cos , sin , tan ) are quite resource-intensive, so avoid using them where possible. Consider using lookup textures as an alternative to complex math calculations if applicable.
Avoid writing your own operations (such as normalize , dot , inversesqrt ). Unity’s built-in options ensure that the driver can generate much better code. Remember that the Alpha Test ( discard ) operation often makes your fragment shader slower.
Операции с плавающей точкой
While the precision ( float vs half vs fixed ) of floating point variables is largely ignored on desktop GPUs, it is quite important to get a good performance on mobile GPUs. See the Shader Data Types and Precision page for details.
Подробности о производительности шейдеров можно прочитать на странице Shader Performance.
Список шагов для увеличения производительности вашей игры
- Сохраняйте количество вершин между 200 000 и 3 000 000 в каждом кадре, если целевая платформа — PC
- Если вы используете встроенные шейдеры, проверьте категории шейдеров Mobile и Unlit. Они прекрасно работают и на немобильных платформ, но являются упрощёнными версиями более сложных шейдеров.
- Уменьшите количество различных материалов в сцене — используйте один материал для нескольких объектов, где это возможно.
- Установите свойство Static для неподвижных объектов, чтобы использовать внутреннию оптимизацию static batching.
- Only have a single (preferably directional) pixel light affecting your geometry, rather than multiples.
- Bake lighting rather than using dynamic lighting.
- Используйте сжатие текстур, когда это возможно, а также отдавайте предпочтение 16-битным текстурами перед 32-битными.
- Avoid using fog where possible.
- Узнайте преимущества технологии Occlusion Culling и используйте её для снижения количества видимой геометрии и количества draw calls в случаях со сложными статичными сценами с большим количеством перекрывающих друг друга объектов. Планируйте свои игровые уровни с учётом этой технологии.
- Используйте скайбоксы для имитации далеко расположенной геометрии.
- Используйте пиксельные шейдеры или инструменты для совмещения текстур, чтобы смешивать текстуры вместо многопроходной визуализации.
- Use half precision variables where possible.
- Сводите к минимуму количество сложных математических операций в пиксельных шейдерах: pow, sin, cos и т. п.
- Используйте меньше текстур.
- Unity Profiler Window. Производительность освещения