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Unity 渲染優化全解析：Draw Call、Batch、SetPass 與批處理技術

在 Unity 開發中，性能優化是保證游戲流暢的核心環節。尤其在移動端或 VR/AR 場景，Draw Call 過多、材質切換頻繁都會嚴重影響幀率。

本文將從 Unity Statistics 面板參數解析入手，深入講解 Dynamic Batching、Static Batching 與 GPU Instancing，并提供實用優化策略和排查方法，幫助開發者快速提升渲染性能。

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一、Unity Statistics 參數解析

在 Unity 中，打開 Ctrl+7（Profiler） 或者 Stats 面板，可以看到場景渲染的核心指標：

核心參數說明

參數	含義
SetPass Calls	材質切換次數，每次切換都會觸發 GPU 管線狀態更新，CPU 開銷較大
Draw Calls	實際提交給 GPU 的繪制調用次數
Batches	Unity 優化后的批處理數量（經過 Dynamic/Static Batching 或 Instancing）
Triangles	場景中三角形總數
Vertices	頂點總數

Tips: Batches 通常小于 Draw Calls，說明 Unity 已經對部分對象進行了批處理優化。

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1.1 Dynamic Batching（動態批處理）

• 作用：將小型可移動 Mesh 合并成一個 Draw Call。

• 要求：

  • 頂點數 ≤ 300
  • 相同材質
  • 對象可移動（非 Static）
  • Shader 支持 Dynamic Batching

• 特點：

  • 小型道具、裝飾物常用
  • CPU 端合并，開銷較小

• 數據示例：

Batched Draw Calls: 8
Batches: 6
Triangles: 8.9k
Vertices: 15.1k

注意：如果對象同時勾選 Static，Dynamic Batching 會被禁用。

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1.2 Static Batching（靜態批處理）

• 作用：將靜態 Mesh 合并頂點緩沖，減少 Draw Call。

• 要求：

  • 對象必須勾選 Static → Batching Static
  • 可處理大型 Mesh

• 特點：

  • CPU 端開銷較高
  • GPU Draw Call 顯著減少
  • 與 GPU Instancing 沖突，啟用 Static 后 Instancing 不生效

• 數據示例：

Batched Draw Calls: 996
Batches: 41
Triangles/Vertices: 顯示為 0（Unity 統計方式）

使用 Static Batching 后，Statistics 面板中 Batches 數量減少，Saved by Batching 數量增加，說明 Draw Call 被合并。

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1.3 GPU Instancing（GPU 實例化）

• 作用：一次 Draw Call 繪制大量相同 Mesh 的實例，適合重復物體（樹、草、箱子）。

• 生效條件：

  1. 所有實例使用同一個材質 Asset，并勾選 Enable GPU Instancing
  2. Shader 支持 Instancing（帶 #pragma multi_compile_instancing）
  3. Mesh 必須一致
  4. 對象在場景中被渲染（Active + Renderer enabled）
  5. ShadowCaster、LightProbe 等特殊效果可能干擾

• 特點：

  • CPU 開銷低，GPU 端直接繪制實例
  • Draw Call 顯著減少，但 Batches 統計不一定立即變化

• 常見問題：

  • 啟用 Instancing 后 Statistics 未變化：

    • 材質不完全共享
    • Shader 不支持 Instancing
    • Shadow/LightProbe 干擾
    • Stats 面板刷新滯后

• 排查方法：

  1. Frame Debugger：查看 Instanced Mesh 是否合批
  2. 確認材質和 Shader 設置
  3. 暫時關閉 Shadow、LightProbe 測試

示例：154 個相同材質的 Mesh，如果 Instancing 沒生效，Statistics 面板 Batches 數量不會減少。

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二、Unity Draw Call 優化策略

特性	Dynamic Batching	Static Batching	GPU Instancing
對象狀態	可移動	靜態	可移動或靜態
頂點限制	≤ 300	無限制	無限制
材質要求	相同材質	可不同	相同材質
Shader 要求	支持 Dynamic	任意	支持 Instancing
Draw Call 優化	CPU 合并小 Mesh	CPU 合并靜態 Mesh	GPU 同時繪制實例
適用場景	小道具、裝飾	大場景靜態建筑、地形	大量重復物體（樹、草）
性能開銷	CPU 較小	CPU 較高	CPU 較低，GPU 優化

實用策略：

1. 小型道具 → Dynamic Batching
2. 大型靜態場景 → Static Batching
3. 大量重復物體 → GPU Instancing
4. 組合策略 → 根據對象類型選擇不同方法，避免沖突

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三、Unity 各批處理功能啟用方法

3.1 Dynamic Batching

1. 全局開關：

   • Edit → Project Settings → Player → Other Settings → Rendering → 勾選 Dynamic Batching

參考文檔：
https://docs.unity.cn/6000.2/Documentation/Manual/dynamic-batching-enable.html

2. 對象要求：

   • 頂點數 ≤ 300
   • 可移動
   • 相同材質
   • Shader 支持 Dynamic Batching

3. 檢查生效：

   • Profiler → Dynamic Batching → Batched Draw Calls > 0 表示已生效

3.2 Static Batching

1. 勾選 Static → Batching Static
2. 注意與 GPU Instancing 沖突

啟用后 Batches 數量減少，Saved by Batching 增加

3.3 GPU Instancing

1. 材質 Inspector → 勾選 Enable GPU Instancing
2. 確認 Shader 支持 Instancing
3. Frame Debugger 查看實例化是否生效
4. 避免與 Static Batching 沖突

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四、總結

• SetPass Calls / Draw Calls / Batches 是衡量渲染性能的核心指標：

  • Draw Call → GPU 調用次數
  • SetPass Call → 材質切換次數（CPU 開銷）
  • Batches → 批處理優化后 Draw Call 數

• Dynamic Batching：小物體移動時自動優化

• Static Batching：靜態物體優化 Draw Call，但會禁用 Instancing

• GPU Instancing：大量重復物體首選，CPU 開銷低，GPU 實例化繪制

• 優化策略：小物體用 Dynamic、靜態大物體用 Static、重復物體用 Instancing，組合使用效果最佳