UNITY DrawCall調査 particles GPU Instancing ~ UNITY2018.3.6f1 ~

前回に続き、DrawCall削減で、ParticleのGPU Instancing関連を調査

ParticleSystem

Billboard

通常Particleを表示させると下記のようになる

DynamicBatchingが効いてちゃんと効率化されてます

ParticleSystemのRenderingを見てみましょう。
RenderModeがBillboardですね。BillboardではGPU Instancingは使えないが
DynamicBatchingでいいようにしてくれます

mesh

GPU Instancingを使うにはmeshにします
meshにすると、メッシュをパーティクルとして飛ばせます
デフォルトで Default-ParticleSystemというメッシュが付いています
そしてそのシェーダーはGPU Instancing対応しています

GPU Instancing無し

DynamicBatchingは効いてるが、GPU Instancingはありません

GPU Instancingあり

GPU Instancing効いてます

自作のマテリアルをつける

Shader "Instancing2"
{
        SubShader
    {
        Tags { "RenderType" = "Opaque" "DisableBatching" = "True"}

        Pass
        {
            Tags { "LightMode" = "ForwardBase" } 

            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #pragma multi_compile_instancing
            #pragma instancing_options procedural:vertInstancingSetup

            #include "UnityCG.cginc"
            #include "UnityStandardParticleInstancing.cginc"

            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float4 color : COLOR;
                UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
            };

            struct v2f
            {
                float4 color : TEXCOORD1;
                float4 vertex : SV_POSITION;
            };

            v2f vert(appdata v)
            {
                UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(v);

                v2f o;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.color = i.color;

                return o;
            }

            fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
            {
                return i.color;
            }

            ENDCG
        }
        }
}

前回とほぼ同じだが、

#pragma instancing_options procedural:vertInstancingSetup

がないとちゃんと動かなかった。基本的にGPU Instancingを行う時は上記オプションをつけたほうがよさそうだ
また、Colorプロパティーに関するものは今回無いので削除した

ちゃんと効く

グラデーションをする

ParticleのパラメータでStartColorをグラデーションにしてみる
色が変わる＝マテリアルが変わるので、普通に行うと色の数だけマテリアルが生成されると思うが

Default-ParticleSystem

グラデーションでパーティクルが表示されたが
DrawCallは GPU Instancingの有無にかかわらず単色の時と変わらない
何故だろうか？

自作メッシュ

メッシュを自作に変更する

GPU Instancing無しだとちゃんと表示されるが
有りにすると全部白いパーティクルになった

何かがおかしい

答えは、Instancingの仕組みにある
頂点属性や、プロパティーは INSTANCE_IDにより配列から値を取り出す
Positionは実は UnityObjectToClipPos の内部で計算されている
が、Colorはそのままなのでダメ
Colorの変換には vertInstancingColor という関数が用意されている

頂点シェーダーの Color代入部分を下記に変更

                o.color = v.color;
                vertInstancingColor(o.color);

これで、パーティクルも GPU Instancingが正常に行われた

もちろん、前回の方法で、ShadowCasterもGPU Instancing化された

今回できなかったやつ

本当はこのあたりもちゃんと調査したかったけど
案件が炎上したので、火消しに戻るため参照で

パーティクルのカスタムデータ

頂点属性をカスタマイズすることが出来ます

コンピュートシェーダでインスタンシングデータ作成

コンピュートシェーダでデータ作る

パーティクルのインスタンス事にプロパティ変更

マテリアル変数を UNITY_INSTANCING_BUFFER_START でブロック化し
インスタンス事に変数を与える方法は以前行ったが
これもパーティクルで行えるはずである