Unity中Animator Override的性能问题 agile Posted on Oct 2 2021 优秀博文 > 本文由 [简悦 SimpRead](http://ksria.com/simpread/) 转码， 原文地址 [zhuanlan.zhihu.com](https://zhuanlan.zhihu.com/p/371397382) 前言 -- 本文内容来自于 Unity 官方的**高川老师**的分享，视频内容链接如下（空降 42:30 即可）： [Unity X 永劫无间「Unity 大咖作客」线上分享会 — 动作动画专场【回放】_哔哩哔哩 (゜ - ゜) つロ 干杯~-bilibili](https://www.bilibili.com/video/BV1QN411f7WJ?t=197) 个人也是非常崇拜和喜欢高川老师的，分享的东西都很干，人也很幽默，说话又好听~ 哈哈。下面链接是之前高川老师分享的 Unity 内存管理，没看过的一定要去看一下： [浅谈 Unity 内存管理_哔哩哔哩 (゜ - ゜) つロ 干杯~-bilibili](https://www.bilibili.com/video/BV1aJ411t7N6) 附笔记： [王江荣：Unity 的内存管理与性能优化](https://zhuanlan.zhihu.com/p/362941227) 我们先来看看什么是 Animator Override。假设我们有个多个不同的角色，他们都有相同的动作，例如待机，跑步，攻击等等，并且触发条件也都相同。但是为了区分角色，他们相同的动作对应的动画往往都不相同，例如下图不同的跑步动画：  也就是说有 n 个角色，他们的 State 都相同，但是对应的 AnimationClip 各不相同。那么我们需要创建多个不同的 AnimatorController，然后里面搞一堆一样的 State 去关联不同的 AnimationClip 么？ 不，不需要这么愚蠢的做法，AnimatorOverrideController 可以帮助我们。 AnimatorOverrideController -------------------------- 官方文档： [undefined](https://docs.unity3d.com/2020.2/Documentation/ScriptReference/AnimatorOverrideController.html) 我们可以在 Project 下右键 Create->Animator Override Controller 来创建它，其 Inspector 界面如下：  如图，我们可以为 AnimatorOverrideController 指定一个 AnimatorController，然后下面的列表里就会显示这个 AnimatorController 里的所有 State，我们可以选择新的 AnimatorClip 去关联这些 State。 这样就解决了我们上面所说的问题，也就是说我们可以创建一个通用的 AnimatorController，然后 n 个角色创建不同的 AnimatorOverrideController 去关联它。根据不同的角色指定不同的 AnimatorClip，最后在不同角色的 Animator 组件里指定 AnimatorOverrideController 即可。 也就是说 AnimatorOverrideController 可以在不改变 AnimatorController 里 State，Layer，Transition 和一些参数的情况下，更改 State 里的 AnimatorClip。类似于类的继承，从 Override 这个词就能看出。 动态修改 State 里的 AnimatorClip -------------------------- AnimatorController 是不支持我们在运行时修改 State 里的 AnimatorClip 的，但是利用 AnimatorOverrideController 的话，我们也可以实现运行时修改。 原理就是新建一个 AnimatorOverrideController，继承我们原本的 AnimatorController，然后修改对应 State 的 AnimatorClip，最后将这个 AnimatorOverrideController 关联到 Animator 组件上即可。 简单的代码如下： ``` Animator animator = GetComponent<Animator>(); AnimatorOverrideController overrideController = new AnimatorOverrideController(); overrideController.runtimeAnimatorController = animator.runtimeAnimatorController; overrideController["name"] = newAnimationClip; animator.runtimeAnimatorController = overrideController; ``` 好了，关于 AnimatorOverrideController 的简单介绍差不多了，回到正文。 如果我们项目里使用了 Animator 方案，那么一定会对 Override 的性能有一个深刻的了解。尤其是当 State 或者是 Animatorclip 的附加程度非常非常复杂的时候，例如一些动作游戏有上千个 State，那么 Override 一定会成为一个性能优化上的热点。 Demo ---- 我们通过一个 Demo 来看下 Override 的问题，如下图我们场景中有一个角色：  注：这个角色名叫 **unity-chan** ，大家可以在 AssetStore 里免费的下载，它的由来还是蛮有意思的，只能说小日... 小日子过得不错的日本人有趣啊。 这个角色自然有它的 Animator 组件，关联了一个 AnimatorController，如下：  其中在 Base 层里，我们新增了一个名为 Test 的 State，里面关联了一个名为 dummy 的 AnimationClip，它其实就是新建的一个空的 AnimationClip。  接下来我们要做一个操作，即利用 AnimatorOverrideController，在运行时修改 Test 里的 AnimationClip，换成一个原本的 Wait 的动作，代码很简单如下： ``` public class NewBehaviourScript : MonoBehaviour { public AnimationClip Clip; public Animator animator; public Button normalBtn; void Start() { normalBtn.onClick.AddListener(OnNormalClicked); } void OnNormalClicked() { UnityEngine.Profiling.Profiler.BeginSample("OverrideAnimator"); AnimatorOverrideController overrideController = new AnimatorOverrideController(); overrideController.runtimeAnimatorController = animator.runtimeAnimatorController; overrideController["dummy"] = Clip; animator.runtimeAnimatorController = overrideController; UnityEngine.Profiling.Profiler.EndSample(); } } ``` 运行效果为：  可以发现，我们在代码里加了一个 [Profiling.Profiler.BeginSample](https://docs.unity3d.com/2020.2/Documentation/ScriptReference/Profiling.Profiler.BeginSample.html) 和 EndSample 的方法，它们可以帮助我们**在 Profiler 里面打一个 Tag**，更好的观察代码所消耗的性能。 我们来看下 Overrider 这步一共花了多久，在 Profiler 里找到我们打的名为 OverrideAnimator 的 Tag，如下图：  大概是 1ms。接下来我们再做这样的一个操作，将这个 AnimatorController 里的 Face Layer 里的 State 复制黏贴多份，如下图：  然后我们再来运行一下原来的代码，看看耗时，如下图：  此时会发现，耗时从 1ms 变成了 1.5ms。也就是说**在做 Override 操作的时候，消耗的性能会随着 AnimatorController 里 State 数量的增加而增加，即是我们并不去使用它们。这个问题就是 Override 存在的性能热点。** 问题的本质 ----- 在 Profiler 里的 Override 下我们可以发现一个相当长的时间，但是无法看见更详细的信息，只能在后面看见一个 SetupControllerDataSet 的信息。如下图：  这里，高川老师在分享里，为我们揭开了它的神秘面纱。即在这些时间里 **Unity 会尝试把 AnimatorController 里所有的 State 合并到一个名为 Animationset 的数据结构中**。这意味着所有的 AnimationClip 再乘上所有 Clip 里所用的曲线都要经过一系列的运算。因此我们的 State 和 AnimationClip 越多越复杂，这个运算的耗时也会增加，导致性能问题。 AnimationClip's Curve --------------------- 前面提到了 AnimationClip 的曲线，这是啥呢？我们来随便挑一个 AnimationClip 看一看它的 Inspector 界面，如下图：  **在 Unity 中每个 AnimationClip 都会有一些曲线数，它们对于优化来讲是有意义的**。例如上图中 Curves Total：322 说明一共有 322 个曲线，Curves Pos：4 指的是位置信息相关的曲线有 4 个，然后还有四元数相关的曲线 Curves Quaternion 等等。 **这些曲线在做 Override 操作的时候都会参与到前面所说的合并到 Animationset 数据结构的运算当中**。例如我们有 10 个 AnimationClip，每个有 300 个曲线，那么就是 3000 次运算。 其中比较特殊的是 Curves Constant，即 **Constant 曲线**，我们可以在图中看出它后面还跟了个百分比的数值，即它在所有曲线中的占比情况。**对于 Constant 曲线我们可以理解成在内存中只需要保存一个数即可，而不需要保存整个曲线的数据。**而其他的曲线，例如 Pos，Quaternion 这些，是要进过一系列的合并运算的，也就是说这些曲线在后期采样的时候是会真正参与运算的。而 Constant 曲线可以认为是以一个常数的形式去参与这些运算，因此带来的性能消耗并不大。因此 Constant 曲线的比值越高，那么在刚刚那个计算的时候，需要进行的计算就会相对少一些。 总结来说，曲线数和 Override 时的耗能大致上是一个**线性关系**，即运算越多，消耗越多。当我们的 State 越多，曲线越复杂，不管是否参与到运行时的最终表现中，它都是会在 Override 的时候产生性能消耗，并且每次 Override 的时候都会重复一次 **CreateAnimationSet** 操作。 优化 -- 1. 尽量**减少基础状态机（要被继承的 AnimatorController）的复杂程度**，尽量少的在基础状态机里使用很复杂的动画，可以在里面尽量多的使用空 AnimationClip（前面的 dummy 动画），因为反正它们是要被继承重写的。 还有例如我们基础状态机中有上百个 State，然后每次只 Override 两三个，那你就亏成傻逼了。我们可以拆成多个 Controller 或者拆成多个 State 来控制，甚至尝试拆成多个 Animator。 2. 尽可能**增加 AnimationClip 中 Constant 曲线的占比**，例如在导入选项中进行动画压缩，如下图：  当动画幅度很小时，也可以削减动画的精度，即减小 Error 相关的值，这样可以压缩掉更多的本来就很相近的关键帧。  上诉这些操作这样可以减少曲线数量，增加 Constant 曲线的占比，同时还会减少内存的占用。 3. 使用 **Timeline** 系统。Animator 设计上把整个 Controller 看做是一个整体，在运行时所有的操作，例如任何一次 Override，任何一次修改，都是对整体数据集的修改，非常的庞大。Unity 在做 Timeline 的时候避免了这个问题，它是基于每个 Clip 去修改的，因此 Timeline 整体的性能消耗会更平缓一些，是更加灵活更加好的选择。 4. 花钱消灾，官方定制方案。利用到了 JobSystem 多线程等。 “《永劫无间》的动作与运动系统”笔记 一些Unity面试题