SRP Batcher，Draw Call優化，Shader SRP Batcher compatible

當我們使用SRP（Scriptable Render Pipeline）之後，例如HDRP，URP或者LWRP，在SPR的asset檔案中有一個選項叫做SRP Batcher（如圖）。

這篇文章就讓我們來了解了解這個好東西。

作用

簡單的說，如果當你的場景中有很多的物體分别使用到了不同的Material，但是這些Material使用的Shader卻都是同一個時，SRP Batcher可以大大為我們降低DrawCall，進而加快渲染速度。

官方介紹：https://blogs.unity3d.com/2019/02/28/srp-batcher-speed-up-your-rendering/

https://docs.unity3d.com/Manual/SRPBatcher.html

中文文檔：https://connect.unity.com/p/srp-batcher-jia-su-xuan-ran

接下來我們可以通過一個簡單的示例來驗證這個效果。

示例

首先我們先通過Create->Shader->Unlit Shader建立一個簡單的無光照Shader命名為SampleUnlit。接着我們建立三個Material，分别命名為SampleMaterial1，SampleMaterial2，SampleMaterial3。這三個Material都使用我們剛剛建立好的SampleShader，并分别引用不同的Texture。

接着我們在場景中建立15個Cube，分别引用上面的這些Material，效果如圖

此時打開Game視圖的Statistics面闆，可以看見15個Cube一共産生了15個DrawCall（由于SkyBox會産生一個DrawCall是以顯示的有16個），而Saved By Batching為0。

我們通過Window->Analysis->Frame Debugger打開Frame Debug視窗，點選Enable按鈕，可以觀察到目前幀的繪制資訊

按往常我們可能會通過動态批處理或者靜态批處理來進行優化。

動态批處理：我們可以勾選SRP asset檔案的Dynamic Batching，勾選後可以發現，DrawCall數量變為12，Saved By Batching變為4。同意通過Frame Debug可以發現有些方塊的繪制被合并到了一起，進而減少了DrawCall。

靜态批處理：我們可以将這些小方塊全部變為靜态物體（勾選其Static屬性），運作後發現DrawCall同樣變少了（未運作狀态下不變），以及對應的Frame Debug視圖如下：

但是使用SRP後，這種情況我們就可以使用SRP Batcher來處理了，而且效果會更好。

SRP Batcher

首先我們勾選SRP asset的SRP Batcher選項，嗯哼，怎麼沒有任何變化，說好的會減少DrawCall呢？

通過官方的文檔，我們可以找到問題的所在，那就是Shader了。我們點選前面建立的SampleUnlit，會發現其有個SRP Batcher的屬性，顯示着not compatible，哇擦，不相容。同時下面還有個看不懂的提示。

官方文檔有如下一句話：

For a Shader to be compatible with SRP:

• All built-in engine properties must be declared in a single CBUFFER named “UnityPerDraw”. For example, unity_ObjectToWorld, or unity_SHAr.
• All Material properties must be declared in a single CBUFFER named “UnityPerMaterial”.

翻譯成白話來說，Shader中所有的内置屬性例如unity_ObjectToWorld，unity_SHAr等，都要在一個名為UnityPerDraw的CBUFFER中聲明，而所有的Material屬性都要在一個名為UnityPerMaterial的CBUFFER中聲明。

官方文檔後面也給到了一個代碼示例

Properties
 
{
 
_Color1 ("Color 1", Color) = (1,1,1,1)
 
_Color2 ("Color 2", Color) = (1,1,1,1)
 
}

//原本的寫法
//float4 _Color1;
 
//float4 _Color2;


//相容SRP Batcher的寫法

CBUFFER_START(UnityPerMaterial)
 
float4 _Color1;
 
float4 _Color2;
 
CBUFFER_END
           

可以看出Material屬性，也就是Properties中的參數在聲明時，都被包含在了一個下面這樣的文法快中

CBUFFER_START(UnityPerMaterial)
//Properties
CBUFFER_END
           

再回過頭來看前面我們Shader的提示：Material property is found in another cbuffer than "UnityPerMaterial"（_MainText_ST）。

也就是說我們Shader中的_MainText_ST屬性沒有聲明在名為UnityPerMaterial的CBUFFER中，我們将其改為如下代碼

sampler2D _MainTex;
CBUFFER_START(UnityPerMaterial)
    float4 _MainTex_ST;
CBUFFER_END
           

注：何為_MainText_ST？當Shader中使用到Texture屬性（如例子中的_MainText），Unity會自動為我們添加一個類型為float4字尾為_ST的屬性（float4 _MainText_ST），用來表示Texture的Tiling和Offset。

再次檢視我們的Shader會發現已經相容了SRP Batcher了，同時Statistics面闆中的Save By batching變為了-15。

此時檢視Frame Debug，發現由原來的RenderLoop.Draw變為了RenderLoopNewBatcher.Draw，同時底下隻有一個SRP Batch。不過這不代表隻使用了一個DrawCall來顯示了這些内容，而是對它們進行了序列上的優化。

此時我們已經實作了SRP Batcher的功能了，不過前文還提到了一個用來處理内置屬性名為UnityPerDraw的CBUFFER卻沒有用到，按照UnityPerMaterial的樣式，我們可以在Shader中添加一下測試代碼：

CBUFFER_START(UnityPerDraw)
    float4x4 unity_ObjectToWorld;
CBUFFER_END
           

注：有關内置Shader屬性的說明可以參照：https://docs.unity3d.com/Manual/SL-UnityShaderVariables.html

結果會報錯：Shader error in 'Unlit/SampleUnlit': redefinition of 'unity_ObjectToWorld'，重複定義了unity_ObjectToWorld。而我們的Shader代碼中，怎麼也找不到又在哪定義了這個unity_ObjectToWorld。那麼隻可能是在通過#include引入的其他檔案當中了。

如果是CG語言（CGPROGRAM），我們會引用UnityCG.cginc，在Unity安裝目錄的Editor/Data/CGIncludes檔案夾中我們可以找到它，打開檢視内容可以發現其又引用了UnityShaderVariables.cginc，相同目錄下找到并檢視内容，我們就會發現有如下一些定義，替我們定義好了這些内置屬性

......
CBUFFER_START(UnityPerDraw)
    float4x4 unity_ObjectToWorld;
    float4x4 unity_WorldToObject;
    float4 unity_LODFade; // x is the fade value ranging within [0,1]. y is x quantized into 16 levels
    float4 unity_WorldTransformParams; // w is usually 1.0, or -1.0 for odd-negative scale transforms
    float4 unity_RenderingLayer;
CBUFFER_END
......
           

如果用的是HLSL語言（HLSLPROGRAM），在我們項目工程的Library/PackageCache/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary目錄下有個Core.hlsl檔案，在裡面又引用了Input.hlsl，在其中又引用了UnityInput.hlsl，打開UnityInput.hlsl同樣可以看見這些定義

// Block Layout should be respected due to SRP Batcher
CBUFFER_START(UnityPerDraw)
// Space block Feature
float4x4 unity_ObjectToWorld;
float4x4 unity_WorldToObject;
float4 unity_LODFade; // x is the fade value ranging within [0,1]. y is x quantized into 16 levels
real4 unity_WorldTransformParams; // w is usually 1.0, or -1.0 for odd-negative scale transforms

// Light Indices block feature
// These are set internally by the engine upon request by RendererConfiguration.
real4 unity_LightData;
real4 unity_LightIndices[2];

float4 unity_ProbesOcclusion;

// Reflection Probe 0 block feature
// HDR environment map decode instructions
real4 unity_SpecCube0_HDR;

// Lightmap block feature
float4 unity_LightmapST;
float4 unity_DynamicLightmapST;

// SH block feature
real4 unity_SHAr;
real4 unity_SHAg;
real4 unity_SHAb;
real4 unity_SHBr;
real4 unity_SHBg;
real4 unity_SHBb;
real4 unity_SHC;
CBUFFER_END