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03-UnrealEngine/性能优化/UE5优化方法与实践笔记.md

@@ -276,4 +276,211 @@ UE5使用DLSS时需要关闭TAA，并且调整[[ScreenPercentage与描边宽度
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 	- bRenderAsStatic ：UE5.2不存在该选项。
 	- bPauseAnims：该选项位于SkeletalMeshComponent。
-	- bNoSkeletonUpdate：该选项位于SkeletalMeshComponent。
+	- bNoSkeletonUpdate：该选项位于SkeletalMeshComponent。
+
+# DrawCall优化相关
+使用**Stat DrawCount** 可以参看当前视角所有Pass所有DrawCall。
+
+使用**Stat SceneRendering** 可以查看Mesh Draw Call。
+
+# Shadow优化
+原文:https://zhuanlan.zhihu.com/p/644620609
+## 阴影
+阴影主要聊一下平行光的两个解决方案，一个传统的[CSM](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=231379699&content_type=Article&match_order=1&q=CSM&zhida_source=entity)，一个是ue5配合nanite的[VSM](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=231379699&content_type=Article&match_order=1&q=VSM&zhida_source=entity).传统的CSM效果最好，没有噪点，也没有BUG，但是走了Nanite的话,CSM跟nanite配合是水士不服。UE5主推的VSM，性能最好，但是bug多，有噪点，但是又没办法跟距离场配合，开启了VSM，平行光的阴影只有VSM这一种，真是又爱又恨。
+
+### csm
+CSM的实行网上教程很多，这里主要聊优化手段。
+- CSM缓存
+可以通过r.Shadow.CSMCaching修改为1，开启csm缓存.它会为静态和动态的对像分别启用一张深度图，动态的深度图每帧都会重绘，但是可以通过r.Shadow.CacheWPOPrimitives调整，让WPO的也强制缓存。当两帧平行光没有变化，而且两帧的CSM重叠超过一个阈值的时候，CSM会复用上一帧的深度图，这个阈值通过r.Shadow.CSMScrollingOverlapAreaThrottle调整，默认是0.75。这个CSM缓存在低分辨率下的时候也个好优化，对于高分辨率，深度图失效的时候会重现申请，申请这个RT是个不少的消耗，这一点要注意。
+
+- CSM层遮挡剔除
+CSM有好多层，如果前面有个建筑物很高，完全档住人你的视线，这里CSM，远处的层级照样绘制深度，这个是没有必要的，可以通过遮挡剔除优化掉，UE也做了这个优化。过能r.Shadow.OcclusionCullCascadedShadowMaps修改，让不在视野范围的深度图不参与计算，这个是个不错的优化，最好开启。
+
+- 调整屏幕占比factor
+对于一些特别远的，屏幕占比很低的物体，没必要去生成深度，可以通过修改r.Shadow.RadiusThreshold生成深度图的对像的半径阈值。
+
+- 强制使用LOD
+可以通过r.ForceLODShadow调用生成阴影深度的LOD，这个是个大优化。
+
+- 调整分辨率
+这个优化是最好的，直接把分辨率降低，消耗直接变低。r.Shadow.MaxCSMResolution可以通过此参数调整csm每层的分辨率。
+
+- 逐帧更新
+因为csm有很多层，对于远处的层，没必要每帧都更新，可以在csm缓存的代码里，修改一下，就可以做到远处的层级逐帧更新，这个优化，可以把CSM的性能提高了好多。
+
+- 代理阴影
+对于非nanite的网格体，有强制使用LOD，可以降低深度图对像的面数，但是对于nanite，前面的手段是不生效的。对于nanite来说，走的是自已的[raster](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=231379699&content_type=Article&match_order=1&q=raster&zhida_source=entity)。但是很多时候nanite光栅化出来的面数非常巨大，引起nanite切换lod失效的因素非常多。所以对于那些远处，又或者自投影细节比较少的网格体，可以使用代理nanite阴影去解决。修改引擎支持proxyshadow component，只设置影响深度pass，其它pass都不绘制，可以解决nanite在csm情况下LOD失效的时候减面优化性能。
+
+上面的手段，基本都是对于非nanite的有效，对于nanite的，上面的优化手段基本都是失效的，nanite的网格全是gpu driver的，有自已的渲染管线。
+
+### vsm
+VSM的原理就是一张大VT，不同clipmap范围的VT页分辨率不一样，同时动静分离，在平行光不变的情况下，静态页面复用，只重绘动态的页面，同时对于动态的页面缓存,非nanite的网格体也可以缓存,可以通过r.Shadow.Virtual.Cache.MaxMaterialPositionInvalidationRange调整数值，让离自已一定范围内的非nanite才失效，超过强行缓存。对于平行光不停在变情况的情况下，所有页面都在失效，这时可以关闭缓存（r.shadow.vsm.cache），反而可以提高一点性能，节省一些显存，因为不分动静页，也不会分析哪些而页面失效。
+
+目前VSM的问题比较多，主要集中在两个方面，bug多和噪点问题，bug比如，页面分析出错，应该失效的页面不失效，大范围WPO导致超出cluster bound box，导致深度图被clamp在一个范围内，同一个物体的深度在不同clipmap下的页面不一至 ，导致一些奇奇怪怪的阴影错乱问题， 噪点问题是算法决定了,smrt，判断是否是软阴影的一个算法，当一个像素发送射线过多，会导致性能不行，过低，噪点严重。总体来说，VSM，还不能完全线上使用。
+
+VSM配合nanite使用，性能是非常好的，下面讲一下VSM的一些优化手段，主要是降分辨率。
+
+- clipmap范围与页面密度
+可以通过调用r.Shadow.Virtual.Clipmap.FistLevel和LastLevel来调clipmap的覆盖范围，在不同的clipmap有同的页面覆盖面积。这里不仅可以优化性能，也可以优化显存。
+
+- 分辨率bias
+在clipmap范围不变的情况下，可以通过调整每个页面的覆盖范围，通过调整r.Shadow.Virtual.ResolutionLodBiasDirectional来修改平行光的页面覆盖面积以达到降分辨率的处理
+
+- 非nanite物体wpo强制缓存
+调整r.Shadow.Virtual.Cache.MaxMaterialPositionInvalidationRange数值，让在数值范围内的WPO强制使用缓存。
+
+### 距离场阴影
+距离场阴影的原理是，把屏幕切tile，在cs里，找到每个tile对应有可能overlap的距离场，然后每个tile每个像素追踪距离场，就可以知道像素是否在阴影下。距离场阴影性能非常好。对于远处的物体阴影 ，都建议开距离场阴影。但是，在VSM开启的情况下，Nanite物体距离场是失效的。
+
+对于点光的阴影，可以通过在远距离时使用距离场阴影，近距离影时使用shadowmap。
+
+这里提示一点，在室内或者完全不受平行光的环境下，可以把平行光的阴影关掉，用距离场去代替。
+
+### 接触阴影
+接触阴影主要是屏幕空间下的通过hzb追踪得来的阴影，他会有效果表现下比较差，但是对于植被这种，特别适合，当场景大量存在存被的情况下，可以开启接触阴影。
+
+### 点光源
+对于点光在GPU端，分两种情况，直接阴影和间接阴影。有三种阴影选择，深度图，接触阴影，距离场，接触阴影效果不好，深度图精度最高，支持动态物体，但是很影响性能，距离场性能最好，但是不支持动态物体。对于远一点的，可以用距离场代替，随着距离变近，切换到shadowmap,把光源交由逻辑层管理。
+
+如果一个光源间接光照强度大于0，此光源就会在[lumen scene](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=231379699&content_type=Article&match_order=1&q=lumen+scene&zhida_source=entity)生效，在lumen scene里不仅要计算光照，也要计算阴影，包括离屏阴影，性能消耗不低，无论使用shadowmap还是距离场，这里交由脚本层管理，过远的把间接光照强度调成0，不参与lumen scene.
+
+## [RVT](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=231379699&content_type=Article&match_order=1&q=RVT&zhida_source=entity)
+RVT的使用教程知乎非常多，这里聊一下性能优化点。对于贴图混合层特别多的时候，用RVT可以优化非常大的性能，特别是地形，但是RVT有时候也会突然消耗非常高，可达3MS以上，下面各个聊。
+
+### produce与upload
+当VT不存在，或者MIP级别不匹配的时候，引擎会从磁盘（svt）或者通过drawcall(rvt)生成对应的tile,这个过程叫produce,当生成后，就会upload到gpu中，更新indirect table和vt图集，这个过种叫upload.
+
+### produce
+svt的produce不影响性能，主要影响性的是地形的rvt的produce,因为地形的图层太多了，这里会通过调用地形的材质drawcall生成对应的vt tile.这里性能消耗是不低的，可以通过r.VT.MaxTilesProducedPerFrame调整数量，注意，这个参数是包括svt的tile数量。
+
+### upload
+一般upload不会产生GPU的消耗，除非你的upload数量非常高。可以通过r.VT.MaxUploadsPerFrame调整每帧的upload数量，编辑下通过r.VT.MaxUploadsPerFrameInEditor调整。
+
+### VT池问题
+当VT池不足的时候，vt池会不停的切换mip以降显存，这里GPU的VT消耗就会起来。可以通过命令r.VT.Residency.Show查看哪些VT池不足，也可以通过r.VT.Residency.Notify，当对应的池不足切mip的时候，屏幕下会有打印warning，找到对应的池，在配置文件里增大显存。
+
+### 地形
+地形用RVT去减少采样是个非常大的优化，另外RVT支持离线烘倍，可以把低的mip离线烘倍，减少切mip的时候的draw call发生以优化性能。通过RVT Volumn下的虚拟纹理构建，把低的MIP烘倍出来。
+
+## Nanite
+nanite是UE5最稳定，性能最好的新技术,对于实现原理，没有想像中这么复杂，可以去看一下知乎大佬丛越系列的文章，讲的非常详细，这里聊一下nanite遇到的性能问题。
+
+### WPO
+WPO非常影响性能，当cluster剔除后，光栅化后出来的面数也不低，全开WPO，会让vibility buffer生成性能翻倍，这里可以使用世界位置偏移禁用距离调整，超过距离后WPO禁用
+
+### Mask
+当有mask材质的时候，没办法通过HZB做剔除，只能先光栅化出来才能通过alphatest来决定去流，overdraw非常严重，对于nanite的材质，最好禁用mask材质。使用mask材质性能非常低，之前有测试过，有mask性能直接减半。
+
+### LOD减面失效问题
+nanite的减面是要依赖平滑法线组去决定三角面是否能合并，如果一个模形导出的时候没有平滑法线组，UE会有warning，这个要特别注意，如果没有平滑法线组，面数非常爆裂。
+
+### Drawcall问题
+nanite的bass pass是通过在屏幕空间切tile，每个tile有要用到drawcall的材质，CPU端是不知道此时GPU端哪些材质是否draw,所以nanite的draw call是在CPU端，把加载进来的所有材质都发起drawcall，每个drawcall是一个quad,没有在屏幕的时候在vs阶段就culling掉.正常来说，一个culling掉的drawcall是基本不耗时的，但是在一些老显卡（20系）,一个culling掉的drawcall，也会有小耗时，如果材质多的话，这些culling掉的drawcall是个不小的消耗。
+
+### 破面问题
+引起破面的问题主要有下面几个因素，但是几个因素引起的表现不太一样，下面一个一个聊。
+
+### 实例数
+nanite在raster的时候会限制BVH node节点数量，可以通过r.Nanite.MaxNodes去调整，当实例数超过上限的时候，场景每帧会随机掉面。
+
+### cluster数
+这里有两个类型cluster，一个是candicate cluster，一个是visiable cluster，分别通过r.Nanite.MaxCandidateClusters和r.Nanite.MaxVisibleClusters，当场景cluster数量足的时候，场景会随机掉失cluster，整个画面在闪烁。
+
+对于实例数和cluster数的统计，可以通过nanitestats去看到当前的数据，可能数据非常接近上限的时候，就要调整，这里要注意一点，当使用VSM的时候，如果在VSM的view这些数量也超过了，会导致深度生成每帧都不一样，阴影会错乱.
+
+### nanite流送池显存不足
+nanite是通过每帧的feedback去让CPU发起流送的，当流送池显存不够的时候，就是流送低的cluster tree，这个时候整个场景的面数非常低，而且会破面。
+
+### cluster id上限
+这个没找到原因，当上述所有条件都足够的情况下，仍然会出现随机破面，画面闪烁的问题。当场景存在大量的nanite，而且每个nanite实例都是分离的，最后退化一个cluster的时候，这个cluster仍然很多，这个时候，也会随机破面，目前怀疑是跟 cluster id上限的问题。主要出现在植被非常多的时候。
+
+## Lumen
+UE5默认lumen是把效果，质量都是拉满的，如果默认使用lumen的参数，性能很炸。对于lumen，反而bug比较少，主要问题是在集中在性能问题。lumen对场景的效果的提升确实有的，但是很多时候，质量拉满和质量很低的情况下，画面其实看不出有多少区别，所以，在我看来,lumen要用，但不须要很高的质量，基本于这个观点出现，lumen就有很多地方可以优化，如果当某个地方须要很高lumen质量的时候，可以在拉一个新的post process volume，提高lumen的质量。lumen整体分成三个部分，lighting,probe gather,反射，下面集中围绕这三个聊一下优能优化的点。另外，想了解lumen的实现，可以参考丛越大佬的文章，写得非常详细。
+
+### Lighting速度
+lumen首先通地在lumen的direct ligting，再加上radiosity的得到每一个patch的lighting，最终combine lighting成indirect lighting.在接下的阶段final gather中，放入probe去trace，得到final lighting.这里有两个参数比较影响性能。
+
+- direct lighting速度
+可以通过修改r.LumenScene.DirectLighting.UpdateFactor参数和LumenSceneLightingUpdateSpeed两个参数控制更新速度，前者是分母，后者是分子，这两个参数共同决定了当前帧分配更新图集大小。此图集通过PriorityHistogram中收集优先级的surface cache的tile放入到更新图集，从而达到分帧更新。
+
+- final gather速度
+总体流程跟上面类似，通过r.Lumen.ScreenProbeGather.RadianceCache.NumProbesToTraceBudget和LumenFinalGatherLightingUpdateSpeed参数总同决定了final gather阶段最大的trace probe数量，在SelectMaxPriorityBucketCS中选择优化级大的，而且小于上述两个参数共同决定的最大上限probe数去trace.
+
+### 追踪距离
+可以通过r.Lumen.TraceDistanceScale和LumenMaxTraceDistance去决定在lumen下距离场的最大追踪距离。这两个参数是影响整个lumen须要距离场cone trace追踪的所有pass,包括final gather的radian cache trace,radiosity的trace,reflect的trace,减少追踪距离，可以优化性能，但是会带来一些不想要的后果，比如反射不到，lumen scene阴影漏光（导致场景有些地方会有从亮到暗的过程），泄露天光等。这里可以在不同区域拉不同的pp盒子，在一些野外，把追踪距离设置小一点提高性能，在一些封闭的地方或者须要反射的地方，可以把追踪距离设置大点。
+
+### 离屏阴影
+lumen scene的lighting不仅要算colour，也要计算阴影，它不仅是当前屏幕的，是包括整个surface cache的，对于离屏阴影，UE默认使用mesh object sdf去追踪，如果场景存在大量物体，每个物体都有[mesh sdf](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=231379699&content_type=Article&match_order=1&q=mesh+sdf&zhida_source=entity)，这样子每个surface cache tile对应的可能对交的mesh sdf非常多，每个一像素对各个mesh sdf追踪是个很大的性能问题，而且对于离屏的阴影，大部分是不须要mesh sdf去追踪，野外大场景，如果一个mesh太小，就算lumen scene 露光也看不出来，对于室内，存在小的sdf漏光找美术去调整就好。
+
+能过r.LumenScene.DirectLighting.OffscreenShadowing.TraceMeshSDFs设置为0，关闭离屏的mesh sdf trace,使用global sdf去trace.
+
+### Mesh SDF
+mesh sdf是lumen的核心，就我看来，目前lumen的消耗有80%来源于mesh sdf，用到mesh sdf的地方非常多。可以通过LumenSceneDetail和r.Lumen.DiffuseIndirect.MeshSDF.RadiusThreshold共同控制，让物体包围球的半径大于上述两个决定的数值的时候，才参与mesh sdf的软追踪。这个优化非常大，特别场景存在大量的小物体的时候，比如植被，这些小物体对于lumen scene的贡献非常低，当然，除了反射。为了解决反射这种情况，我们并没有使用上面的参数控制小物体距离场生效与否，我们直接把小物体的距离场全都默认关闭，这样子，对于须要反射的地方，小物体手动开启距离场。
+
+另外，调整LumenSceneDetail不仅会影响mesh sdf的culling，也会导致mesh card的丢失，这个参数会引够mesh card小于某个分辨率的时候也会culling掉，在surceface cache视图可以看到很多黄色图块（黄色的代表culling掉，紫色代表没有surface cache），这会引起光照的异常（黑影）。
+
+### TraceProbe数量
+在final gather阶段是非常耗时的，最直观的影响因素就是trace射线的数量，它是由八面体probe的密度，每个probe trace的射线数量共同决定。probe的密度通过r.Lumen.ScreenProbeGather.DownsampleFactor和LumenFinalGatherQuality共同决定，八面体，每个面的trace线射数量由r.Lumen.ScreenProbeGather.TracingOctahedronResolution和LumenFinalGatherQuality共同决定。这个参数数值，可以在不同的情况调整不同的数值，在野外调到最低，在室内或者封闭的地方相应调高。
+
+### 反射分辨率
+这个非常影响性能，这个目前没找到优化方案，最快的解决方式是降低反射buffer的分辨率，须要高精度的反射，比如达到镜面反射的情况，把pp盒的lumen反射质量调高，其它情况默认调到中档质量，低质量是没有反射。
+
+lumen默认管方都是质量拉满的，可以调优的地方非常多，另外,lumen非常吃显存，对于显存部分的，有机会在显存篇幅里介绍。
+
+### 异步Lumen
+lumen在5.1后支持了异步lumen，这个是依赖GPU Async Compute,这个开启后在我们项目Lumen能节省1~2ms的消耗。
+
+- 异步Light Probe Gather
+首先要支持GSupportsEfficientAsyncCompute,AMD默认支持，N卡默认关闭，可以通过命名行ForceAsyncCompute强制打开。
+
+  
+
+另外，通过r.LumenScene.DirectLighting.ReuseShadowMaps关闭lumen scene下的复用阴影的shadow map,使用距离场阴影代替，注意，这会导致动态骨骼在lumen scene没有阴影，而且距离场阴影是很难跟shadowmap的阴影一致的，这会导致两种方式下final lighting会不一样。r.Lumen.DiffuseIndirect.AsyncCompute打开支持异步light probe gather,通过以上三个,异步Light Probe Gather就支持了。
+
+- 异步Reflect
+在r.LumenScene.DirectLighting.ReuseShadowMaps关闭下，异步反射可以通过r.Lumen.Reflections.AsyncCompute打开了。
+
+- 异步Lighting
+可以通过r.LumenScene.Lighting.AsyncCompute打开异步lighting.
+
+通过上面三个把异步lumen全部打开的情况下，在已经经过极致优化的lumen下，还可以优化到1到2MS，把lumen在GPU的耗时压得很低，而且不失效果。
+
+## 植被问题
+植被有两个方向可以走，nanite与普通植被，各有利弊。
+
+### nanite植被
+当植被开启nanite后，性能可以提高一倍以上，就算面数非常高，不可视的面都在nanite culling介段剔除掉。nanite植被有两个问题非常影响性能,wpo和mask，wpo前面nanite有提到，可以超过一定的距离禁用。对于mask材质，建议走实体模型。另外，当植被数量到达一定程度，nanite cluster会随机丢失造成画面闪烁。
+
+### 普通植被
+普通植被最快，最有效的优化方式是做好LOD，减少culling distance.除此之外，还有两个因素对性能也有一定的影响。
+
+- foliage actor的范围
+foliage actor的默认tile的大小是256，如果一个tile下有大量的植被，而且植被密度非常浓密的时候，这里不仅会引起分区流送引起cluster tree构建的卡顿，也会导致gpu下prepass和basspass消耗过高，因为默认的剔除盒子太大，导致prepass和basspass存在大量的vs的overdraw.
+
+- cluster tree遮挡剔除盒子大小
+cluste tree的剔除盒大小，决定了这一块instance是否绘制，过大的盒子，会引起prepass和basspass的vs阶段的overdraw，过小的盒子，导致存在大量的遮挡剔除查询导致render线程耗时过高，而且也会产生过多的drawcall。引擎对于cluster tree的控制参数都是全局的，有一些component适用，也一些则不合适。过密的component须要提高盒子的粒度，过于稀疏而且面数不高的，可以减少盒子数。因为，如果植被特别影响性能的时候，可以修改引擎支持让这些参数跟着component走。引起cluster tree盒子的因素有点多，这里主要聊三个。
+
+- foliage.MaxOcclusionQueriesPerComponent
+控制每个component的最多盒子数
+
+- foliage.MinOcclusionQueriesPerComponent
+控制每个component的最少盒子数
+
+- foliage.MinInstancesPerOcclusionQuery
+控制每个盒子最小包含的实例数
+
+如果这个盒子粒度控制好，在植被比较多的情况下，可以在prepass和basspass省下2MS的预算。
+
+## SingleLayerWater
+如果水材质的效果不是用面表达的，是用法线贴图去做的话，可以把材质的mesh换成一个quad,高面的plane,在singlelayerwater里非常耗时。
+
+## 直接光照
+### cluster deffer lighting
+推荐知乎大佬（张亚坤：多光源渲染的版本答案：Cluster Shading）的文章，对于cluster deferred lighting有个介绍，先简单说一下cluster deferred流程。在gather light介段，把视锥体切豆腐，在cs中把光源注入到格子中，然后在cluster deferring shading的发起一个quad的drawcall,每个像素找到对应的grid,从grid中找到对应的light,叠加shading.cluster shading性能肯定是非常好的，优化地方不多，只与采样的buffer大小有关。
+
+UE5默认是关闭cluster deffered shading的，可以通过r.UseClusteredDeferredShading打开。
+
+引起不能cluster shading的原因有很多，如产生阴影，有light function,使用light channel,平行光，rect光等。在非cluster shading与unbatch light之间，还有一些light，主要是非shadow,非light function的,主要是rect等,每一个发起一个drawcall,这里消耗不低，能减少就减少一下，把生效距离设置短一点。
+
+### unbatch light
+对于unbatch light，主要是lumen scene light和正常的直接光照light,这里就不说了，光照lighting,shadow mask生成，有距离场阴影的也在这里追踪，建议就是交由逻辑层管理，根据不同策略动态开关。

03-UnrealEngine/性能优化/移动端/UE5移动端优化方法与实践笔记.md

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+title: Untitled
+date: 2025-06-09 18:05:03
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+rating: ⭐
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+# 前言
+- [移动游戏的性能优化 | 材质优化篇 - 腾讯游戏学堂的文章](https://zhuanlan.zhihu.com/p/688098852)
+- [UE4移动端性能分析](https://zhuanlan.zhihu.com/p/1034898589)
+
+# 合批
+## UE4移动端合批
+- [UE4 4.23 移动端渲染的Dynamic Instancing分析（上）](https://zhuanlan.zhihu.com/p/99789976)
+- [UE4 4.23 移动端渲染的Dynamic Instancing分析（下）](https://zhuanlan.zhihu.com/p/100224369)

03-UnrealEngine/性能优化/移动端/Untitled.md

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-title: Untitled
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-# 前言
-- [移动游戏的性能优化 | 材质优化篇 - 腾讯游戏学堂的文章](https://zhuanlan.zhihu.com/p/688098852)