Epic Games工程师分享：如何在移动平台上做UE4的UI优化？

      随着技术的不断升级，高性能的引擎逐渐受到越来越多研发商的青睐，UE4就是其中之一。在上周Unreal Open Day 2017活动会上，大宇就宣布旗下经典IP《仙剑奇侠传》、《轩辕剑》的续作，即《仙剑奇侠传7》和《轩辕剑7》将采用虚幻4引擎开发的消息。

而从另一方面，用虚幻4引擎制作游戏也需要注意一些问题。此前，葡萄君曾在《想用好虚幻4引擎做游戏，你需要避免这些扰人的坑》一文中有所提及，近日，同样在Unreal Open Day 2017活动上，Epic Games的开发者支持工程师郭春飚以“如何在移动平台上做UE4的UI优化？”为主题，从四个方面对整个优化过程进行了描述。

以下为演讲实录：

大家好，我是Epic Games的开发者支持工程师郭春飚，今天给大家介绍的是在移动平台上面做UE4的UI优化，因为我们之前一直接到国内开发者的一些抱怨，他们觉得UI在手机上面开了以后性能下降的很快，今天就专门给大家介绍一下怎么用UE4在UI上面做优化，这是今天要讲的内容，首先会演示一个案例，接下来介绍怎么做优化，一块是游戏线程优化，一个是渲染线程优化，最后是编程技巧，先做案例介绍。

案例介绍


这是我们的一个演示工程，这个工程大概是我们做的测试工程，是在手机上面演示的，我们测试的机器是小米4C，同时开启了Mobile HDR。


谈性能之前先看一下性能指标，不要使用Stat.Slate会影响开发者做性能分析，可以使用stat dumpave num查看LOG，性能指标可以做Slate Tick - STAT_SlateTickTime游戏线程：Vertex Buffer；Slate Render - STAT_SlateRenderingRTTime渲染线程：UI渲染到Back Buffer；Widget Render - FWidgetRenderer_DrawWindow渲染线程：UI RTT / Retainer Box。



这是小米4C的性能数据，一开始是FPS是36，右边的列表是我们的优化开关，大家看到这个优化效果，一开始游戏线程11毫秒，渲染线程是8毫秒，用了Invalidation Box以后，游戏线程就减少到了1毫秒，这时候FPS提升不大，因为在手机上面UI的瓶颈更多是GDO，然后如果打开了Retainer Box以后，我们的渲染线程大概能减低3毫秒，这个时候FPS提高将近10每帧。




游戏线程优化

接下来就开始介绍具体的优化方案，第一步是游戏线程优化，这是一个小的事例，这个UI上面有两个贴图和一个文本框，Invalidation Box，每帧操作Grid Panel遍历所有的Child Widgets，Image1, Text1, Image2分别计算Draw Elements，Grid Panel将Image1和Image2的Draw Elements合并，最后Grid Panel返回2个Draw Elements进行渲染，如果是像这样一个复杂的控键数，这个开销也是比较大的。



我们Invalidation Box缓存Draw Elements (Vertex Buffer)，用Invalidation Box封装Grid Panel。


这个有一点需要注意的是一个Volatile的概念，如果标志成Volatile的Widget每帧都会重新计算，一些属性的Widget Binding会使得Widget变成Volatile，Check Box放在Invalidation Box下会不起作用，需要设置成Volatile，建议自定义User Widget，用Button实现对应功能。


这就是引擎提供这样一个工具，叫InvalidationDebugging，开发者可以使用Slate.InvalidationDebugging找出Volatile，另外可以使用Slate.AlwaysInvalidate测试是否会突然卡顿。


有一个注意的是Invalidation Box自身会被标志成Volatile，一些重复使用的子控件建议不要Invalidation Box, 会有额外计算，Invalidation Box放在Retainer Box的下层。


接下来要讲一下可见性，除了可否可见以外还有是否可以接收点击测试，HitTestInvisible 可见、当前控件不可点击、所有子控件不可点击，SelfHitTestInvisible 可见、当前控件不可点击、不影响子控件，Hidden 不可见、占用布局空间，Collapsed 不可见、不占用布局空间。


如果大量的Visible会导致点击响应太慢，这个也会消耗很大的性能，Button设置成Visible，其它Widgets可以设置成Self Hit Test Invisible或Hit Test Invisible，Collapsed不占用布局空间, 略优于Hidden，Show/Collapse要优于AddToViewport/RemoveFromViewport。


这里还要讲一个是Widget Binding，某些属性上Widget Binding会导致对应Widget被放入Volatile List，这些属性发生变化，表示对应的控件需要重新计算Vertex Buffer，所以我们尽量避免这个Widget Binding。另外还有一点是Widget Binding会每帧Tick执行，这一点也会带来比较大的性能开销，所以手机上面建议使用C++ Event设置Widget属性。



目前UE4的UI开发对于C++是很好的，右边的编辑器里面进行了UI界面，不建议把复杂的逻辑放在蓝图Tick中执行，在C++中声明变量, 引擎会自动绑定编辑器中的Widget。


渲染线程优化

接下来介绍一下渲染线程优化，渲染线程首先介绍一个合并批次，我们在左图看到的是UI的有些可以合并批次，有些不可以合并批次，像不合并批次Canvas Panel、合并批次Grid Panel、Uniform Grid Panel、Vertical Box、Horizontal Box。



另外对于UI方面，我们可以使用Stat Slate查看批次，Num Batches，尽量使用可以批次的UI容器，但不用刻意追求合并批次。通过Sprite实现合并贴图功能。



接下来介绍一下UE4怎么合并贴图，这是我们合并贴图和贴完以后的情况，这是像素填充率，这里是背包界面的前5个Draw Call，后4个Draw Call的渲染面积很大，已经接近第一个背景图，可以看到UI的像素填充率非常高，这个时候我有接近5倍的面积，这个时候也有将近约5倍的Pixel Shader的执行次数，所以我们要提高像素填充率。


Retainer Box，将UI渲染到Render Target，再将Render Target 渲染到屏幕，另外引擎处理了点击响应区域的映射，鼠标点击区域引擎已经自动在屏幕上面映射了相应的测试。



Widget Render：将UI渲染到Render Target，Slate Render: 使用缓存的Render Target渲染Back Buffer，每隔3帧一个循环进行Retainer Box的更新，将1帧的UI渲染工作量分配到3帧去处理。


性能对比方面，关闭Retainer Box 7.7ms+0ms，开启Retainer Box是1.5ms+3.2ms，FPS提升由38到48。


Retainer Box 会占用额外的显存，因此建议仅在主界面上使用；Retainer Box区域尽量小，提高渲染效率、降低显存使用；Retainer Box会为每个User Widget实例创建一个Render Target, 因此重复使用的User Widget不要使用Retainer Box；游戏线程的Tick也会相应的隔几帧执行一次；持续表示的效果可以从Retainer Box中分离出来，但需要注意像素填充率；也可以从特效设计的方面解决；Invalidation Box放置在Retainer Box上方没有意义；推荐一个Retainer Box下跟一个Invalidation Box的方式；Retainer Box可以上材质效果。


另外需要注意的是，每隔3帧更新一次Retainer Box A，在第0帧更新；每隔5帧更新一次Retainer Box B，在第2帧更新；每隔15帧这两个Retainer Box就会同时更新，这样帧数变得不太稳定，导致帧数下降比较多，Phase Count的设置要全局考虑，避免重叠而导致帧数不稳定，所以必须做很好的控制。


Invalidation Box我们是每帧更新一次，但是我们很多时候可以做到根据事件触发，比如说背包穿戴了一个装备、卸下一个装备，按钮发生变化等等，这个时候可以根据事件更新，甚至不用每几帧更新一次，这样的话可能我们的UI交互不是很频繁，它的提升可能还是比较大的。


这就是我们的一个演示，如果打开了事件驱动的Retainer Box时，可以看到RTT的时间从3毫秒降低到0，最后可以看到我们这样一个复杂的界面，我们的游戏线程只花了1毫秒，渲染线程也花了1点多毫秒在小米4C上，而UE4是一个多线程渲染的，所以可能时间大概有11毫秒左右，当然事件驱动的Retainer Box刚才也说过了，对于频繁使用的UI不建议使用，所以可能最后需要看的是我们有多少频繁交互的事件，当然对于低端机的话带来很大的性能提升，如果我们有UI特效，可能在这个上面这种事件驱动没有办法更新，所以我们比较适合推荐这种方式在低端手机开启，首先关闭了UI特效。


这也是开发者比较关心的功能，左图有简单的材质，右图可以自动关闭材质和切换到低材质，这样可以兼顾高端机的效果和低端机的性能，DYNAMIC_MULTICAST的框架，这样程序可以变得更容易维护，开发也比较简单。

编程技巧

最后介绍UI方面的编程技巧，当然蓝图的话其实在大多数情况下性能都是没有问题的，但是如果我们要在低端机上面需要追求很好性能的话，其中有计算量比较大的逻辑，我们是不建议放在蓝图里面做，因为毕竟中间有很多的分装，建议可以把一些计算量比较复杂的逻辑下放在C++里面做，运行效率比蓝图高，更灵活，很多C++接口并未开放成蓝图接口，除了UI动画，其它代码都能用C++实现。


对于UI开发，我们建议开发者有Widget Manager，可以在蓝图中，也可以在C++中，就是管理所有User Widget，Brush、Font等资源也可以在Widget Manager中统一管理，这样的项目比较好管理，特别是UI比较多的时候。


接下来介绍一个怎么在UE4当中释放贴图内存，某些UI的贴图较大，这个时候应用程序希望可以在关闭UI后，释放对应贴图，这个时候要做一些简单的扩展，将UI贴图控件自定义成弱引用，管本这个UI空间以后这个内存就会释放掉。


UE4因为用GC回收内存，开发者并不是马上知道哪一块内存马上释放了，这个时候可以看到贴图还有哪些地方在引用，保证引用技术都是零，这个时候后面的GC可以释放它，可能一些图片被不知名的地方还在引用着。


这里还有一个小技巧3DRTT，这个小技巧并不需要每帧Tick，只要和动画频率大致同步就可以，所以我们要把每帧去渲染的两个选项关闭，同时这个蓝图我们设置成0.03秒Tick一次，产生在蓝图当中Tick这样的RTT，另外还有一个小细节就是Render Target的尺寸不要太大，会影响显存和渲染效率。



最后总结一下今天的技术点还有优先级，因为有些项目已经在开发中或者已经在后期，这个时候遇到UI导致的性能问题可以根据这个优先级做测试，前面讲到这些比较重要，包括下面合并批次容器，只要把这些设计好，我们移动项目的UI基本上不会有什么瓶颈了。

Epic GamesUI

via:游戏葡萄


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