深度解析Unity引擎性能优化：全面掌握遮挡剔除Occlusion Culling技术

在游戏开发中，提升渲染效率最直接的方法就是避免渲染不可见的物体。Unity引擎为此提供了多种渲染剔除（Culling）技术，以优化性能、降低Draw Call和减少Overdraw。

Unity中的三大渲染剔除技术

视锥体剔除（Frustum Culling）

这是引擎自动执行的基础剔除。它利用场景管理算法（2D用四叉树，3D用八叉树）快速收集位于摄像机视锥体（Frustum）内的物体，构成“潜在可见集”。此过程计算开销较大，但不可或缺。

对于需要反射的场景（如镜子、水面），传统方法需要创建额外的反射摄像机并进行同样昂贵的裁剪计算。Unity提供了Reflection Probe组件来离线烘焙静态反射数据，以优化这一过程。

遮挡剔除（Occlusion Culling）

进入视锥体的物体未必最终对玩家可见（例如被一堵墙完全遮挡的雕像）。渲染这些物体是无效的性能开销。遮挡剔除技术通过将场景划分为网格单元，并预先计算每个摄像机可能位置（View Cell）的可见物体集合（Target Cell），在运行时快速查询并仅渲染真正可见的物体，从而显著提升性能。这涉及到复杂的离线烘焙与运行时查询，是性能优化的关键。

摄像机距离剔除（Camera Layer Cull Distance）

此功能允许你为不同的Layer设置摄像机最大可见距离。超出设定距离的该层物体将不被渲染，非常适合用于处理地面装饰物（如小石头、草皮）等细节。

启用方法是为摄像机脚本设置 layerCullDistances 数组：

Camera camera = GetComponent<Camera>();
float[] distances = new float[32];
// 设置名为“Npc”的Layer的剔除距离为11个单位
distances[LayerMask.NameToLayer("Npc")] = 11;
camera.layerCullDistances = distances;
// 启用球面剔除，使得距离判断更符合3D空间逻辑，避免相机转动时物体突兀消失
camera.layerCullSpherical = true;

深度剖析：遮挡剔除（Occlusion Culling）实战

遮挡剔除的核心目标是解决过度绘制（Overdraw）问题，即同一个像素被多次绘制（远处的物体先被绘制，随后被近处物体覆盖）。通过确保只将最终可见的物体送入渲染管线，可以大幅降低GPU负载和Draw Call。

下图展示了未经任何剔除时，所有物体都被渲染的低效情况：

应用视锥体剔除后，大量屏幕外的物体被剔除，渲染负载显著降低：

最后，应用遮挡剔除，仅渲染摄像机实际能看到的物体，这是最理想的高效状态。掌握这类优化手段，是构建高性能应用和云原生/IaaS服务后端逻辑的基础，都体现了对资源（无论是GPU还是CPU/内存）的高效管理思想。

你可以在Scene视图中选择“OverDraw”渲染模式来可视化过度绘制，并在Game视图的Stats面板中查看渲染的三角形总数和批处理次数。

下图未启用遮挡剔除，注意Scene视图中的严重过度绘制（墙后大量房间被渲染），尽管它们在Game视图中完全不可见。

启用遮挡剔除后，远处被遮挡的房间不再渲染，过度绘制大幅减少，绘制的三角形数量和批处理次数也显著下降。

第一步：设置静态物体（Occluder Static / Occludee Static）

要让物体参与遮挡剔除，需要将其标记为“静态”。在Inspector面板的右上角Static下拉框中，勾选 Occluder Static 或 Occludee Static。

• Occluder Static：大型物体，会遮挡其他物体（如墙壁、山脉）。
• Occludee Static：小型物体，通常被其他物体遮挡（如房间内的家具、道具）。

最佳实践：将关卡结构分解为合适的大小。大的遮蔽物（墙壁）应设置为Occluder，而被遮蔽的小物体群（如房间内的多个家具）应分别设置，而不是合并为一个整体，以获取更精细的剔除效果。使用LOD Group时，仅LOD0层级会被视为遮挡物。

第二步：使用遮挡剔除窗口

通过 Window > Rendering > Occlusion Culling 打开窗口。窗口包含三个面板：Object、Bake、Visualization。

在 Object 面板中，可以在场景中选择物体并设置其遮挡类型。

如果选择了遮挡区域（Occlusion Area），则可以在此修改其属性。

重要提示：如果不创建任何Occlusion Area，烘焙将应用于整个场景。务必确保Occlusion Area完全覆盖摄像机所有可能移动到的区域，否则摄像机离开区域后剔除会失效。但过大的区域会增加烘焙时间。

第三步：烘焙（Bake）遮挡数据

切换到 Bake 面板进行参数设置和烘焙。

点击 Set default parameters 可使用适用于大多数场景的默认值。你也可以手动调整以适配特定场景：

参数	说明
Smallest Occluder	能够遮挡其他物体的最小尺寸。小于此值的物体将不会遮挡他物。用于平衡剔除精度与数据量。
Smallest Hole	摄像机视线可以穿透的两个几何体之间的最小“孔洞”直径。
Backface Threshold	背面剔除阈值。通过忽略摄像机永远不会到达的区域（如地形内部）来优化数据量。值越低，优化越激进。

面板底部的 Bake 按钮用于开始生成数据，Clear 用于清除已有数据。烘焙完成后，可以切换到 Visualization 面板预览效果。

第四步：为移动物体创建Occlusion Area

对于动态（非静态）物体，需要创建 Occlusion Area 来定义其活动范围。为一个空GameObject添加 Occlusion Area 组件即可创建。

创建后，在Inspector中调整其 Size 和 Center，并勾选 Is View Volume，以使其能对移动物体进行遮挡剔除。

第五步：测试与调试

烘焙后，在 Occlusion Culling 窗口的 Visualization 面板中，勾选 Occlusion Culling。

在Scene视图中移动摄像机（可在非运行模式下），被剔除的物体会显示为红色（或不可见）。你应该检查是否有物体“突然弹出”（Pop-in），这通常意味着遮挡数据有误或物体设置不当。

烘焙数据以彩色立方体形式可视化：

• 蓝色立方体：代表Target Cells（被遮挡物体的网格划分）。
• 白色立方体：代表View Cells（摄像机位置区域的网格划分）。

如果在测试中发现没有物体被剔除，可能需要将大型物体拆分为更小的部分，以确保它们能被单个Cell完全包含，或者重新审视你的场景划分和参数设置策略，这就像优化算法/数据结构一样，需要找到数据组织与查询效率的最佳平衡点。