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  • Sprite和UI Image的区别

    Unity3D最初是一个3D游戏引擎,而从4.3开始,系统加入了Sprite组件,Unity也终于有了2D游戏开发的官方解决方案。4.6更是增加了新的UI系统uGUI,使得使用Unity开发2D游戏效率非常高。

    那么对于从事2D游戏开发的同学来说,想必都曾经遇到过2D元素渲染的选择问题。大家都知道,Unity可以将导入的图片分割为若干Sprite,然后通过SpriteRenderer组件或者uGUI的Image组件来渲染。一般情况下,两者的显示效果是一致的。那么究竟该使用哪个组件呢?

    首先分析下两者的异同。

    使用上,两者区别不大,都是使用一个Sprite源进行渲染,而Image需要位于某个Canvas下才能显示出来。场景中的Sprite可以像普通的3D游戏物体一样对待,通过Transform组件进行移动等操作,而Image则使用RectTransform进行布局,以便通过Canvas统一管理。由于RectTransform可以设置大小、对齐方式等,Image可以说更加方便一点,这也是很多人选择使用Image的原因。

    渲染上,Sprite使用SpriteRenderer组件渲染,而Image则由CanvasRenderer组件渲染。两者在视觉上没有任何区别(都使用默认材质时)。它们默认的渲染也都是在Transparent Geometry队列中。

    而在引擎的处理上,两者则有很大的不同。将Wireframe选项打开然后在场景中观察,就可以清楚地发现,Image会老老实实地为一个矩形的Sprite生成两个三角形拼成的矩形几何体,而Sprite则会根据显示内容,裁剪掉元素中的大部分透明区域,最终生成的几何体可能会有比较复杂的顶点结构。

    那么这种不同会造成什么结果呢?在继续之前,我们先回顾一下游戏中每帧的渲染过程。对任何物体的渲染,我们需要先准备好相关数据(顶点、UV、贴图数据和shader参数等等),然后调用GPU的渲染接口进行绘制,这个过程称作Draw Call。GPU接收到DrawCall指令后,通过一系列流程生成最终要显示的内容并进行渲染,其中大致的步骤包括:

    1. CPU发送Draw Call指令给GPU;

    2. GPU读取必要的数据到自己的显存;

    3. GPU通过顶点着色器(vertex shader)等步骤将输入的几何体信息转化为像素点数据;

    4. 每个像素都通过片段着色器(fragment shader)处理后写入帧缓存;

    5. 当全部计算完成后,GPU将帧缓存内容显示在屏幕上。

    通过上面的认知,我们可以推断:

    1. Sprite由于顶点数据更加复杂,在第1/2步时会比Image效率更低;

    2. Sprite会比Image执行较多的顶点着色器运算;

    3. Image会比Sprite执行更多的片段着色器运算;

    看起来似乎Image比Sprite有更大的好处,然而事实上,由于片段着色器是针对每个像素运算,Sprite通过增加顶点而裁剪掉的部分减少了相当多的运算次数,在绝大多数情况下,反而比Image拥有更好的效率 —— 尤其是场景中有大量的2D精灵时。

    总结一下,SpriteRenderer会创建额外的几何体来裁剪掉多余的透明像素区域,从而减少了大量的片段着色器运算,并降低了overdraw;而Image则会创建简单的矩形几何体。随着2D元素数量的增加,这种差别会慢慢明显起来。

    可以看出,SpriteRenderer确实是经过优化以显示更多的元素的。所以在2D游戏开发中,游戏场景中的元素,应该尽量使用它去渲染。而Image应该仅用于UI显示(实际上即使不考虑性能原因,由于屏幕分辨率的变化,Image可能会被Canvas改变显示位置和实际大小,如果用于游戏内元素的显示,可能会造成跟预期设计不一致的显示结果,也应该避免使用)。

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