原文題為《Unity項目中UI同學需知的程序相關要點》,分享給大家,希望促進程序和美術之間的相互理解。
背景和目的:
本文的背景是《獨立防線》(Killer)項目已進行到了一定階段。雖然之前定下了UI製作規範,但中途也更新了規範,但程序和美術沒有具體麵對麵溝通,也沒有闡述規範的原因和落地方法。
所以,本文目的是為UI美術同事介紹:1.手遊性能相關的標準是什麼;2.具體製作時需要注意什麼;3.什麼樣的UI流程是高效的。
注,以下內容並非要求UI美術同學都掌握或者要求UI美術單獨去處理,而是希望UI美術同學能知道這些需要考慮。最重要的是:在設計之初,能意識到可能有問題,需要找程序去溝通。
體驗和性能:
極端的體驗和極端的性能都不現實。在手遊平台上,我們應該追求的是體驗和性能平衡。
性能評估標準:
遊戲中,任一元素(UI圖片、特效、模型等)對性能的影響都可以拆分為以下4種影響:CPU消耗、GPU消耗、外存消耗和內存消耗。
現就UI相關的影響進行舉例如下。
CPU消耗:
CPU負責把UI界麵的邏輯結構進行更新、彙總,並負責把這些數據準備好。最後把這些信息傳給GPU。
UI一般影響CPU的因素包括:
界麵結構複雜度。
界麵結構變化頻率。
動畫複雜度。
GPU消耗。
GPU負責最終畫麵的繪製、渲染。因為渲染是複雜的流程、且運算量巨大、且手機GPU固有的硬件限製(核心數少、浮點運算速度慢),手遊的性能瓶頸往往都發生在GPU。
也就是說,GPU消耗是性能優化的重中之重。
UI一般影響GPU的因素包括:
繪製次數(drawcall),和單張圖片的數量等因素相關。
圖片最終在屏幕所展現的麵積。
圖片是否透明。
shader的複雜度。
重繪度(overrdraw,單位像素的重新繪製次數)。
其中,特別值得注意的是drawcall和重繪複雜度。
drawcall:
每一個不同“材質”的東西都需要占用一個drawcall。每多一個drawcall必然帶來額外的CPU消耗和GPU消耗。
可以簡單認為,當兩個東西的材質的shader相同,且紋理相同,則它們是同一個材質,在渲染它們的時候,引擎會進行優化,會合並drawcall為1個。
overdraw:
overdraw表示單位像素的重新繪製次數。
右部表示overdraw的程度,越“亮”的區域表示overdraw的程度越高,也就越消耗GPU。
外存消耗:
外存消耗指的是資源在用戶“硬盤裏占用了多少多少M”。
如果外存過大,可能導致用戶不願意下載,或者下載安裝後,硬盤空間不夠,安裝不成功。
一般影響外存的因素包括:
圖片數目。
圖片的分辨率大小。
圖片是否壓縮。
另外,優化了外存,內存往往也會從中受益。
內存消耗:
內存消耗指的是“遊戲在實際運行時,占用多少M”。
如果內存過大,可能會導致用戶遊戲體驗不流暢,甚至crash。
一般影響內存的因素包括:
圖片數目。
圖片的分辨率大小。
圖片的分辨率是否是2的N次方。
圖片是否壓縮。
UI製作要點:
UI輸出的圖片,可在Unity裏設置為新的等比縮放分辨率。
正因如此,UI美術同學在輸出UI貼圖時,一般情況下按美術示意圖的原分辨率輸出即可。
單獨調分辨率的工作,目前是由開發同學進行。最理想的工作流程,是UI美術同學在導圖到Unity的時候,就單獨按需設置分辨率(和特效場景模型同學的工作流程一樣)。
至於什麼情況下需要進行降分辨率操作,見下文。
低頻變化的圖片的分辨率可以很小。
本方法能為GPU、外存、內存帶來好處。
低頻變化的圖片指的是純色的、漸變等變化比較平緩的圖片。
低頻變化的圖片拉伸後仍能表現非常類似的效果,這是因為GPU在圖片采樣時會進行相鄰像素的插值,從而能大概還原之前的平滑度。
總而言之,低頻變化的圖片的分辨率可以很小。
實例如下。
低頻變化圖片:
低頻變化圖片:輸出給程序的圖片縮小為32x32:
低頻變化圖片:程序在使用時將32x32拉伸為512x512:
“好的”UI可以拉起“不好的”UI的表現這句話可以有以下的理解:
不壓縮的UI可以拉起壓縮的UI表現。
高分辨率的UI可以拉起低分辨率的UI表現。
高頻率變化的UI可以拉起低頻率變化的UI表現。
如上圖的放射線部分,它實際是由兩張不同的放射線圖上下疊加而成。下層的放射線順時針轉動,上層的放射線逆時針轉動。
由於上層的放射線作為表現的主體所以采取了“好的”設置(分辨率高、非壓縮),那麼作為表現的襯托部分的下層圖,就算采用比較“不好的”設置(分辨率低,壓縮),也不容易察覺。
所以,針對這種多UI同時或同位置出現的情況,可以酌情調低某些UI的設置。
當然,這個例子中,上下兩層采取同一張高品質的圖也是解決方案之一。
輸出圖片的分辨率可以酌情低於視網膜的分辨率。
本方法能為GPU、外存、內存帶來好處。
從iPhone4開始興起了視網膜級別的PPI。這讓手機的任意App的任意界麵的任意一幀,都看不出任何像素感,提高了App的用戶體驗。
但在遊戲中,遊戲有以下特點:
遊戲的UI資源是獨立原創的(App的UI資源有可能直接使用操作係統自帶的資源,節省外存),會帶來非常客觀的外存、內存消耗。
遊戲是動態的,遊戲的一幀內,最吸引玩家眼前的往往是一個局部,再根據上麵提到的“好的”UI可以拉起“不好的”UI的表現。
所以在遊戲中,可以酌情將特定非重點的UI圖片的分辨率降低。
遊戲中具體處理的例子:表現的主體是視網膜分辨率的,而它下麵的彈出框背景作為表現襯托,采取了低於視網膜分辨率也察覺不出。
去除UI圖片中不必要的通道、不必要的區域。
本方法能為GPU、外存、內存帶來好處。
如上圖。地球UI圖片是沒必要有透明通道的,因為它一直以整張底圖的形式存在於遊戲。
地圖UI圖右部是可以斟酌是否需要存在的,因為它在遊戲中一直都被帶有背景的排名列表UI擋住。
UI圖片一般情況下都不需要mipmap。
本方法能為外存、內存帶來好處。
mipmap會生成多張小圖來避免縮小圖片時沒必要的GPU采樣消耗。但使用mipmap的圖片會比不使用的圖片多占用約三分之一的外存和內存。
由於《獨立防線》項目以iPhone4作為目標分辨率進行製作,且認為此分辨率是需支持的最小分辨率,也就是說,UI圖片很少有縮小的情況出現,所以《獨立防線》項目的UI圖片都不需要mipmap,減少沒必要的外存、內存消耗。
其他項目如果需兼容更低分辨率的設備,則要按需選擇mipmap。
多張UI圖片可以打包在一起。
本方法能為GPU帶來極大好處,但可能為外存、內存帶來壞處。
操作很簡單,選擇需要打包的圖之後,在屬性麵板裏鍵入任意同一英文字符串即可。
這樣了之後,多張圖被打包在一張圖裏麵。
由於多張圖片打包在了一起,根據上麵提過的合並drawcall的原因,會大幅減少這些圖片帶來的GPU消耗。
打包之後,會產生多餘的透明區域,所以打包可能帶來的壞處就是增大了外存、內存。
所以,關鍵是選擇哪些圖片進行打包來規避透明區域的出現。選擇規則如下:
不用的圖不打包。因為打包的圖,就算從不使用,也還是會進入到最終的ipa或者apk裏;小的圖盡可能打包。
大圖(比如大於512x512,常見的有UI底圖)不打包。因為大圖會很有可能產生透明區域;
降低需要打包中的分辨率最大的圖。
不打包的單張UI圖片分辨率必須是偶數、很有可能需要是2的N次冪。
本方法能為GPU、外存、內存帶來好處。
按照上麵的多張UI圖片可以打包在一起做了之後,不打包的圖應該是少量的。
但由於這些圖是獨立存在於內存,所以有更嚴格的要求:
單張UI圖片分辨率必須是偶數。
單張UI圖片當有以下任一特點時,分辨率必須是2的N次冪。
需壓縮的單張UI圖片。
需tiled的單張UI圖片。tiled即圖片平鋪,常用於四方連續UI圖。
需mipmap的單張UI圖片。即多層圖片。一般情況下,UI的圖片都不需mipmap,所以不用考慮這個。
@程序同學:現在大部分移動設備GPU是支持非2的N次方的。即NPOTSupport.Full或者Restricted的。Full的GPU對任意分辨率的紋理都能直接訪問;Restricted的GPU,一般情況下對任意分辨率的紋理都能訪問,但對於mipmap、tiled的紋理會把它pad成POT。
所以,mipmap或tiled的非打包單張紋理需強製POT。
筆者身邊的紅米、三星、華為等手機,都支持NPOTSupport.Full,隻發現小米3支持NPOTSupport.Restricted,小米3W支持NPOTSupport.Full。
@程序同學:ETC1(4bit/pixel)成功壓縮的要求是POT且不帶透明通道,否則將以16bit/pixel的方式壓縮保存;PVRTC成功壓縮的要求是POT且方形,否則將以true color(32bit/pixel)不壓縮保存。常用的方案是,把UI圖片打包到一張大圖,且大圖同時滿足ETC1和PVRTC的要求,即POT、且透明通道拆分到大圖的下半部、且方形。
這需要有特殊的shader對這張大圖進行采樣:RGB取原本uv、A取uv向下偏移0.5。下半部的Alpha部分可以把Alpha值除以3平均分部到RGB通道,采樣時把RGB相加作為Alpha,這樣有利於ETC1壓縮的效果。
因大圖的製作需要上半部是UI圖片的RGB部分、下半部是UI圖片的Alpha部分。所以需要自研或獲取適合的atlas算法對UI圖片進行排版。此時上麵提到的Unity自帶的Sprite Packer方法將不再適用。
排版後的大圖的可容忍浪費分辨率是原圖的16bit/4bit=4倍,或32bit/4bit=8倍。
打包的UI圖片的分辨率可以是任意的。
但依然推薦輸出偶數分辨率,避免未來帶來不可知的麻煩。
UI最好能用九宮格+局部裝飾實現。
本方法能為GPU、外存、內存帶來好處。
九宮格已經是非常常用的UI製作方法。
九宮格UI幾乎是百利無一害,所以希望UI同學能用九宮格的盡量用九宮格。
使用九宮格有以下幾個值得注意的技巧:
九宮格UI圖片可以做得很小隻給正方形的圖,而並非上麵一個長條形的圖。
如果UI圖片內部是低頻變化(人話:比較平滑的紋理),依然可以使用九宮格。
如果UI圖片內部是高頻變化(人話:比較細的複雜紋理),一般情況下就不能使用九宮格了。
但可以把這些高頻變化的紋理設計成隻在邊緣出現,讓九宮格十字架內依然是低頻變化,那這種UI圖依然可以九宮格。
切九宮格時,邊緣部分應盡量細、內部十字架部分應該盡量飽滿。這樣可以確保這個UI能夠使用於非常小的場合而不穿幫。
字體選擇方案:
本方法能為外存、內存帶來好處,可能為GPU帶來好處。
在選擇遊戲字體的時候,除了確保美觀程度之外,還需考慮:
字體種類:應當保持在2類以內:用於標題的中文偏設計的字體、用於正文的中文偏正式的字體。如需,可額外加入英文偏設計的字體。
字體編碼類型:如果是中文字體,需考慮是否GB2312編碼甚至是GBK編碼。避免字體出現有些常用中文字沒有的情況;在選擇字體時,應留意在手機上的表現。比如一些字體比較細,在手機上看不清,到後麵需要都加粗加描邊,帶來沒必要的消耗,也帶來了之後額外的繁瑣的字體相關工作。