Оптимизация модели для игры начинается там, где сцена перестаёт укладываться в кадр. Вопрос почти никогда не сводится к полигонам: гораздо чаще виноваты текстуры, количество материалов и число отдельных объектов, каждый из которых требует от движка отдельного обращения.
Ниже по шагам: из чего складывается стоимость ассета, как найти настоящее узкое место и в каком порядке чинить, чтобы не тратить дни на то, что не влияет ни на что.
Три стороны стоимости
Их надо различать, потому что лечатся они по-разному.
Геометрия. Сколько треугольников обрабатывает видеокарта. Важна, но современное железо переваривает куда больше, чем принято думать.
Память. Сколько занимают текстуры. Здесь переполнение случается чаще всего, и последствия резкие: как только не хватило, кадры проваливаются.
Вызовы отрисовки. Сколько раз процессор говорит видеокарте нарисовать что-то. Каждый вызов стоит времени процессора, и на сценах с сотнями объектов это становится главным ограничением.
Практический вывод, который экономит дни: прежде чем оптимизировать, выясните, какая из трёх сторон вас ограничивает. Сокращение полигонов в сцене, упирающейся в вызовы отрисовки, не даст ничего.
Как найти узкое место
Инструменты есть в любом движке, вопрос в том, что смотреть.
Первое, что нужно понять: упираетесь вы в процессор или в видеокарту. Если процессорное время кадра больше, чем время видеокарты, дело в вызовах отрисовки или в логике, и полигоны здесь ни при чём.
Дальше смотрят на состав кадра: сколько времени уходит на геометрию, на освещение, на прозрачность, на постобработку.
Отдельно проверяют память: превышение доступного объёма видеопамяти даёт характерные рывки, которые легко спутать с проблемами геометрии.
Ошибка, которую делают почти все: начинают оптимизировать по ощущениям и привычкам, а не по замерам. В результате чинится то, что не было сломано.
Полигоны: сколько на самом деле нужно
Цифры зависят от роли объекта в кадре.
Главный герой, которого видно крупно, может позволить себе на порядок больше, чем фоновый предмет.
Ориентир не в абсолютных числах, а в плотности: сколько треугольников приходится на пиксель экрана. Объект, занимающий в кадре сто пикселей, не нуждается в десятках тысяч треугольников, сколько бы их ни было в исходнике.
Отдельная категория это очень мелкие треугольники: они обрабатываются неэффективно, потому что видеокарта считает пиксели группами. Меш, состоящий из треугольников меньше пикселя, стоит непропорционально дорого.
Именно эту проблему решают современные системы виртуализированной геометрии, о которых есть отдельный разбор в материале про требования Nanite к моделям.
Уровни детализации
Классический и по-прежнему работающий механизм.
Смысл в том, чтобы дальний объект рисовался упрощённой версией. Экономия тем больше, чем больше таких объектов в кадре.
Практические правила. Каждый следующий уровень примерно вдвое проще предыдущего. Переключение должно происходить там, где разница не видна. Силуэт при упрощении важнее деталей: его искажение заметно мгновенно.
Частая ошибка: делать уровни детализации для объекта, который всегда в кадре крупно. Это работа впустую.
Обратная ошибка: не делать их для растительности и мелких повторяющихся объектов, которых в сцене тысячи. Там выигрыш наибольший.
Текстуры: главный расход памяти
Место, где чаще всего обнаруживается настоящая проблема.
Разрешение подбирается по тому, насколько крупно поверхность видно. Текстура высокого разрешения на объекте размером с кулак это выброшенная память.
Ориентир, которым пользуются: сколько пикселей текстуры приходится на единицу поверхности. Одинаковая плотность по всем ассетам сцены даёт согласованную картинку и предсказуемый расход.
Сжатие обязательно, и его тип выбирается по назначению карты. Несжатая текстура занимает в несколько раз больше и почти никогда не оправдана.
Отдельно про каналы: карты шероховатости, металличности и перекрытия это одноканальные данные, и их упаковывают по три в одну текстуру. Экономия втрое на ровном месте.
Материалы и вызовы отрисовки
Связь, которую не сразу замечают.
Каждый материал на объекте это отдельный вызов отрисовки. Модель с пятью материалами рисуется пятью вызовами вместо одного.
Отсюда основное правило игровых ассетов: один объект, один материал, один атлас текстур. Разные части модели живут на разных участках развёртки.
Второй механизм экономии это инстансинг: одинаковые объекты с одинаковым материалом рисуются одним вызовом независимо от количества. Работает он только при полном совпадении материала.
Практическое следствие для художника: вариативность лучше делать внутри одного материала параметрами, а не плодить похожие материалы.
Развёртка с точки зрения производительности
Обычно её обсуждают как вопрос удобства, но она влияет и на расход.
Плотное использование площади текстуры означает, что вы платите за меньшее разрешение при том же качестве. Развёртка с половиной пустого места это вдвое переплаченная память.
Швов должно быть минимально необходимое количество: каждый шов удваивает вершины на своей линии.
Равномерная плотность важнее красивой раскладки: участок с растянутой текстурой будет мыльным, сколько бы разрешения вы ни добавили.
Подробный разбор самой процедуры есть в материале про UV-развёртку в Blender.
Прозрачность: скрытый пожиратель
Категория, которая ломает бюджет незаметно.
Полупрозрачные поверхности не могут рисоваться обычным способом: их нужно сортировать и накладывать поверх. Несколько слоёв прозрачности друг за другом означают, что один и тот же пиксель считается многократно.
Растительность с маской прозрачности это тот же случай: листва, занимающая полэкрана, может стоить дороже всей геометрии сцены.
Что помогает. Заменять маску на честную геометрию для крупных листьев. Уменьшать площадь прозрачных поверхностей. Не накладывать полупрозрачные плоскости друг на друга без нужды.
Коллизии и физика
Сторона, о которой художники забывают.
Коллизия, построенная по видимой геометрии, стоит дорого и считается процессором. Для большинства объектов достаточно нескольких простых объёмов.
Правило: сложность коллизии должна быть на порядок ниже сложности меша. Ящик это коробка, а не тысяча треугольников.
Мелкий декор часто не нуждается в коллизии вовсе, и её отключение это бесплатная экономия.
Отсечение невидимого
Механизм, который работает сам, но его можно испортить.
Движок не рисует то, что не попадает в кадр, и то, что закрыто другими объектами. Экономия огромная и бесплатная, пока художник не мешает.
Мешают обычно двумя способами. Первый: объединяют полсцены в один объект, и он теперь либо рисуется целиком, либо не рисуется вовсе. Второй: делают объект с неверно посчитанными габаритами, и движок считает его всегда видимым.
Отдельная тонкость с крупными объектами: длинная стена, пересекающая всю сцену, попадает в кадр почти всегда. Разбить её на секции выгоднее, чем держать целиком.
Проверяется это визуализацией отрисованного за кадр: если объекты за спиной камеры считаются, что-то настроено неверно.
Скелет и анимация
Отдельная статья расходов у персонажей.
Каждая кость это вычисления при деформации, и число костей влияет на стоимость напрямую. Персонаж с тщательно проработанными пальцами и лицом стоит заметно дороже упрощённого.
Второй параметр это число костей, влияющих на одну вершину. Обычное ограничение составляет четыре, и превышение либо отсекается движком, либо стоит дорого.
Для второстепенных персонажей упрощают скелет так же, как геометрию: дальний прохожий не нуждается в лицевых костях.
Про перенос скелета между пакетами есть отдельный разбор в материале про анимацию из Blender в UE5.
Порядок оптимизации
Последовательность, дающая результат быстрее всего.
Замерить и понять, во что упираемся. Проверить расход видеопамяти и разрешения текстур. Посчитать вызовы отрисовки и найти объекты с лишними материалами. Проверить прозрачность и растительность. Настроить уровни детализации для повторяющихся объектов. Упростить коллизии. И только потом трогать полигоны.
Полигоны стоят последними не случайно: это самая трудоёмкая правка с наименьшим ожидаемым эффектом на современном железе.
Где спотыкаются почти все
Карточки
Частые вопросы
Сколько треугольников допустимо в игровом ассете?
Зависит от роли объекта и от платформы, и универсальной цифры нет. Правильнее считать плотность треугольников на экранную площадь и сверяться с другими ассетами проекта.
Что важнее, полигоны или текстуры?
На современном железе чаще текстуры: видеопамять заканчивается раньше, чем производительность геометрии. Проверять надо замером, а не по умолчанию.
Нужны ли уровни детализации, если в движке есть виртуализированная геометрия?
Для статичных мешей она снимает вопрос. Для растительности, анимированных объектов и прозрачных материалов уровни детализации по-прежнему нужны.
Помогает ли объединение объектов в один?
Сокращает вызовы отрисовки, но мешает отсечению невидимого: объединённый объект рисуется целиком, даже если в кадре его угол. Для мелкого декора выигрыш есть, для крупных объектов чаще вред.
Можно ли оптимизировать чужой ассет из магазина?
Нужно. Покупные модели почти всегда приходят с избыточными текстурами и лишними материалами, и приведение их к бюджету проекта это обычная часть работы.
Не оптимизируйте вслепую. Запустите замер и посмотрите, во что упираетесь: в половине случаев это оказывается не то, что вы предполагали.