UPL6-1——DrawCall

DrawCall

DrawCall（绘制调用）在 Unity 中有时也会被称为 SetPass Call（设置参数调用），本质上是 CPU 向 GPU 发送一条绘制指令
告诉 GPU 要画什么、怎么画、用什么材质、用哪段几何数据，从 CPU 到 GPU 的一次DrawCall的流程包含:

  1. CPU设置渲染状态

    • 绑定要用的 Shader 程序（顶点着色器、片段着色器等）
    • 绑定材质参数（纹理、颜色、常量缓冲区）
    • 绑定几何数据（网格顶点缓冲、索引缓冲）
    • 设置混合模式、深度测试、剔除方式等 GPU 状态

  2. CPU发送绘制命令

    告诉 GPU 从哪块缓冲取数据、绘制多少个顶点/三角形

  3. GPU执行绘制

    按状态和数据进行顶点处理、光栅化、片元处理等，最终输出到帧缓冲

关键点：一次 DrawCall ≈ 一次 准备渲染状态 + 发送命令，即使画很少的三角形，也有固定的 CPU 提交开销

如果 DrawCall 数量过多，会严重影响 CPU 性能

DrawCall 为什么会影响 CPU 性能

DrawCall 过程中常见的开销：

  1. 状态切换的开销

    每个 DrawCall 可能要重新绑定材质、贴图、Shader，GPU 需要刷新缓存，CPU 也要组织新的状态命令

  2. 数据绑定的开销

    为每个批次上传模型矩阵、材质参数等常量缓冲区数据

  3. 命令组织的开销

    CPU 需要调用驱动 API 生成命令缓冲，驱动内部也会有锁、同步、内存分配等操作

  4. 排序与剔除的开销

    为减少状态切换，CPU 会在提交前排序批次；有时还要做可见性计算

  5. 多Pass重复提交的开销

    阴影、深度、后处理等，每个物体可能需要额外 DrawCall

等等

每个 DrawCall 都需要进行 CPU 准备数据、切换状态、调用图形 API（OpenGL、DirectX 等）等操作，都会有固定的CPU提交成本
而这些成本会随着DrawCall的数量增多，累积耗时到毫秒级别，从而占满 CPU 渲染线程（Render Thread） 时间

并且如果 DrawCall 太多，CPU 花太多时间准备批次，GPU 可能处于等待状态，
从而导致帧率被 CPU 限制，而 GPU 其实还是空闲状态

在 Unity 中做什么会增加 DrawCall

  1. 材质、Shader 不一致：纹理、颜色、参数不同
  2. 相同材质，不同纹理：同一个Shader，但是使用的纹理贴图不同
  3. 不同的渲染队列：不同渲染队列会分开渲染
  4. 不同的透明度：透明队列中，Unity 会按深度排序
  5. 不同的Shader变体：看似一个 Shader 文件，但变体不同
  6. UI 元素位于不同 Canvas
  7. Shader 中多个 Pass（阴影、深度、后处理等）

等等

减少 DrawCall 的优化思路

  1. 合批处理
  2. 合并贴图（将若干个 UI 小图合并为图集）
  3. 减少 Shader 变体
  4. 优化 UI

等等