Unity shader variant的使用

纲要

• Shader Variant的出现
• Shader Variant的数量
• Shader Variant的优化
• Shader Variant采集工具

Shader Variant的出现

先直接丢一个link给大家学习

Shader Variant的数量

• pass variant
• subshader variant
• shader variant
• total variant

一下公式都可以在前面给的文章link里找到,这里是问了方便阅览就再copy了一下

pass variant

subshader variant

shader variant

total variant

整合后的公式是： \(TotalVariants=\sum_{a=1}^{ShaderAssets}\sum_{s=1}^{SubShaders}\sum_{p=1}^{Passes}\left ( Stages_{(a,s,p)}\coprod_{d=1}^{Directives_{a,s,p}}Keywords_{(a,s,p,d)} \right )\)

现在问题来了，既然有了上面的文章，为什么还需要写这么一篇文章呢？是闲么？

前面的link里说了大量的公式，注意事项，但是在真实项目使用中却不是很好用，而且问题还不少，所以才出现了这篇文章去记录（如果有大牛知道其他更加简单便捷的方法，望告知）。

Shader Variant的优化

• 编译时间优化
• 加载时间优化
• OnProcessShader处理

编译时间优化

Unity的multi_compile keyword1 ……（或multi_compile_local）会产生大量的variant的组合，而unity对每个variant都进行编译，从而使得编译耗时很长，前面的link有说到！如果想实现剔除一些没有必要的变体，使用shader_feature(或shader_feature_local)来减少variant

使用multi_compile的时候，有3.15k个variant

全部更换成使用shader_feature的时候，就变成只有11个variant了

这样在unity打包编译shader的时候，Unity就会剔除了不使用的shader variant了。

现在先上一下前后的比较图：

修改前:

修改后:

本来是想要截图的，但是发现变体变少了之后，一下子就闪过了，没有来得及截图那么快，结论是减少到了5个variant（视具体使用情况而定的！）

加载时间优化

Unity提供了一个针对shader很有效的Unity运行时编译机制，有了解的同学都知道–ShaderVariants;

ShaderVariants作为一个运行时Untiy编译Shader变体的符号集合，它能使得Unity在目标设备上产生指定的shader变体，通俗来讲，就是产生指定的shaderprogram，在这一个过程，Unity需要时间，如果变体量比较大的时候，就会消耗大量的启动时间，或者是在需要使用的时候阻塞式生成，（行程卡顿）所以需要ShaderVariant去优化这些。

具体的ShaderVariant这里就不讲了，百度谷歌很多资料。

OnProcessShader处理

OnProcessShader是Unity提供的一个shader编程回调接口，使得我们能对Unity的正在编译的Shader变体进行剔除，增加之类的自定义操作；

/// 一个简单排除Unity内建变体编译的处理器
class BuiltinShaderPreprocessor : IPreprocessShaders {
    static ShaderKeyword[] s_uselessKeywords;
    public int callbackOrder {
        get { return 0; } // 可以指定多个处理器之间回调的顺序
    }
    static BuiltinShaderPreprocessor() {
        s_uselessKeywords = new ShaderKeyword[] {
            new ShaderKeyword( "DIRLIGHTMAP_COMBINED" ),
            new ShaderKeyword( "LIGHTMAP_SHADOW_MIXING" ),
            new ShaderKeyword( "SHADOWS_SCREEN" ),
        };
    }
    public void OnProcessShader( Shader shader, ShaderSnippetData snippet, IList<ShaderCompilerData> data ) {
        for ( int i = data.Count - 1; i >= 0; --i ) {
            for ( int j = 0; j < s_uselessKeywords.Length; ++j ) {
                if ( data[ i ].shaderKeywordSet.IsEnabled( s_uselessKeywords[ j ] ) ) {
                    data.RemoveAt( i );
                    break;
                }
            }
        }
    }
}

Shader Variant采集工具

目前能找到的采集方式在百度，谷歌之类的都能搜索到，大致是一下几个步骤：

1. 创建新场景
2. 使用反射执行ShaderUtil.ClearCurrentShaderVariantCollection
3. 选中mainCamera,执行GameObject/Align View to Selected
4. 遍历所有的Material,注意需要等一帧渲染
5. 遍历指定Material动态添加的keyword
6. 遍历Scene,也需要等几帧渲染
7. 反射执行ShaderUtil.SaveCurrentShaderVariantCollection

下面是需要注意的

在上面的步骤的时候，网上千篇一律没有提到一个重点，（Unity2020.2.1f1）上述的步骤生成的ShaderVariants并不是正确的（但是如果是第一次就是对的！），需要清理Library/ShaderCache目录，再执行上述步骤才能生成正确的！

shader variant其他优化

说起这个，网上一大堆资料，但是都是需要特定的处理

link

总结一下大致如下：

• shader在书写的时候就要主要处理好shader_feature和multi_compile，如果是多个项目使用的共同的shader(不同项目需要生效的特性也许会不不一样)，这样的话，就需要每个项目有个特定的成员去处理和修改其keyword了；
• 有些keyword在代码中enable的时候，使用shader_feature的时候，没有被打包编译

基于上面两点，我目前使用的方式，全部使用multi_compile或multi_compile_local处理所有的keyword，然后unity在打包assetbundle的时候，会唤起前文提到的OnProcessShader，我们可以依据Shader Variant采集到的变体进行剔除，不使用的就从IList<ShaderCompilerData> data列表中remove，这样就使得unity编译的变体大大减少，还能减少打包时间。