2D割草/吸血鬼游戏性能优化—

2D割草/吸血鬼游戏性能优化——GPU Spine动画

视频中万人同屏方案(gpu动画、渲染、索敌、避障等功能)，可某宝搜店铺：【游戏开发资源商店】获取整套方案源码。

在过去的几年里，割草、类吸血鬼玩法的游戏频出爆款，其丰富的技能、满屏特效、刷怪清屏的解压畅快是此类游戏的核心，也是技术实现难点。

此类游戏2D居多，如《弹壳特工队》等，我想其中原因一是硬件性能受限，难以解决移动端3D海量单位同屏；原因二就是海量单位项目视角受限，注定只能是偏俯视远视角才能在屏幕中展示更多的单位。如果俯视视角3D效果远不如用2D；

然而2D游戏常用的Spine动画，性能甚至还不及Animator。在之前的B站视频中有简单对比测试：

2d spine动画帧数提升数十倍？spine转gpu动画 2d spine动画 10w单位

如何提升spine动画的性能？

GPU帧动画：

2d最简单的方式就是gpu帧动画，也就是将动画帧打到图集里，使用shader进行偏移采样帧以实现gpu帧动画。这种方式性能很高，然而过于简单，只适合简单需求，如粒子特效等。gpu帧动画没有骨骼信息，难以满足复杂需求，例如弓箭手战斗单位发起攻击，通常需要在弓箭手松手的一瞬间，在弓箭发射口创建并发射箭矢，看似极其普通的需求，帧动画却无法实现，这就严重影响项目品质。

GPU帧动画过于简单，且应用场景受限，不是我们介绍的重点。下面是简单的GPU帧动画实现：

帧动画Shader函数：

帧动画Shader：

GPU骨骼动画：

骨骼动画是使用最普遍的动画类型，复杂的骨骼节点树以及无法进行渲染合批导致了严重的性能问题。

Spine动画是2d骨骼动画，因此gpu骨骼动画原理同时适用于2D/3D、无论是人形还是四足，只要是骨骼动画全部适用。遗憾的是目前无论是开源项目还是Unity资源商店，都没有一款同时具备高性能、功能完善、易用性、兼容性的GPU动画插件。

相比之下做的最好的有：

1. GPU Instancer - Crowd Animations | Animation Tools | Unity Asset Store

不支持移动平台，依赖运行时脚本

2. GPU ECS Animation Baker | Animation Tools | Unity Asset Store

针对Entities，依赖ECS运行时

然而，这些都依赖运行时脚本，不仅影响性能，也就注定了受限，因为你无法使用Graphics接口或BatchRendererGroup进行批量合批渲染。这也是我为什么要用纯Shader实现GPU动画的原因，可以不依赖任何脚本，仅仅通过修改shader参数进行动画切换、融合等。这样就可以使用单个MeshRenderer渲染动画物体以支持Unity合批。同时还可以使用Graphics接口或BatchRendererGroup进行批量合批渲染，更进一步大幅提升性能。

前面的博文中我们已经详细讲过GPU顶点动画和GPU骨骼动画的实现原理，并且实现了GPU动画任意运行时刻获取任意绑定骨骼的Transform信息，并且支持了动画事件触发，使得逻辑行为与动画保持一致，大大提高了项目品质。此文不再赘述，主要将如何实现控制元素显隐：

【Unity】GPU骨骼 GPU Spine动画 2D/3D渲染性能开挂合批渲染支持武器挂载动画事件动画融合实时获取骨骼位置_unity spine动画合批 gpu-CSDN博客

虽然GPU骨骼动画原理一致，但 2D骨骼动画（spine动画）要比3D骨骼动画复杂很多，因为3D动画几乎不会记录复杂的动画帧，如节点显隐等。但是2D动画非常常用，对于2d spine动画，人物向不同方向移动就需要显示不同视角的2D图片，或者凭空显示武器、武器特效等。

对与Animator中修改贴图的动画帧，GPU动画无法做到，但是我们可以把所有元素罗列好，通过Key显示、隐藏动画帧达到相同的效果。这样我们只需让GPU动画支持显示、隐藏功能即可达到预期。

对于GPU动画支持元素显示、隐藏有多种方式，如，当GameObject隐藏时可以通过反转Mesh法线，Shader使用Cull Back就会自动剔除背面以实现Mesh隐藏；然而此方式受限，有些spine动画通过旋转Mesh镜像以实现转身，这种情况下Shader必须关闭剔除。

还有一种更简单的方法就是直接修改矩阵缩放，当物体不可见时缩放为0，这样同样可以达到Mesh消失的效果。并且本身动画贴图中就是写入的骨骼的矩阵，只需在写入动画贴图前判定骨骼GameObject是否隐藏，隐藏则将矩阵中的缩放置0。