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[Unite2015 박민근] 유니티 최적화 테크닉 총정리

UNITY 엔진
최적화 테크닉
총정리
박민근(알콜코더)
ShiftUp

CONTENT SLIDE
1. 스크립트 최적화
2. 리소스 최적화
3. 그래픽스 최적화
4. 물리 엔진 최적화
5. 기타

들어가기에 앞서
본 내용은 인터넷에 공개된 다양한 참고 자료들을 바탕으로 작성 되었습니다.
유니티의 버전업에 따라서 본내용이 다를 수도 있습니다. (ex. Unity 5.x)
보다 자세한 내용은 마지막 참고자료 링크를 참조해 주세요.

알콜코더 박민근(@agebreak)
현재 시프트업 클라이언트 프로그래머–미소녀 게임 프로젝트 개발 중
NHN NEXT 게임 전공 교수
쿠키 소프트 – 모바일 격투게임 프로젝트 (Unity)
네오위즈 게임즈 - 야구의 신 개발
NTL-inc - 드래곤볼 온라인 개발
엔씨소프트 – PlayNC 빌링 서버 개발
‘신입 게임 개발자의 서울 상경기’
(http://agebreak.blog.me)
‘초중급 게임 개발자 스터디 (데브루키)’
(cafe.naver.com/devrookie)
게임 개발자 랩소디 (팟캐스트)
(http://www.podbbang.com/ch/3921)
게임 클라이언트 프로그래머
30대… 그리고 오타쿠 프로그래머...
언젠가는 우즈벡에.. 일류젼 우즈벡 지사를 설립할 예정

8
최적화의 시작은 병목 파악부터
CPU
• 너무 많은 DP CALL
• 복잡한 스크립트나 물리 연산
Vertex Processing
• 너무 많은 버텍스들
• 버텍스당 너무 많은 연산 (버텍스 셰이더)
Fragment Processing
• 너무 많은 픽셀, 오버 드로우(OverDraw)
• 프래그먼트당 너무 많은 연산 (프래그먼트 셰이더/픽셀 셰이더)
Band Width
• 크고, 압축되지 않은 텍스쳐
• 고해상도 프레임 버퍼

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스크립트 최적화 (1)
• 유니티의 핵심 기능은 모두 C++로 제작되어 있다
• 예) Transform.position 에서 Transform은 C# 속성, position은 C++ 영역
• 유니티 객체들을 변수에 저장해서, 캐싱해서 사용하는것이 좋다.
• FindObject 계열 함수들은 매우 느리다. (미리 찾아서 캐싱)
• Instanitate 와 Destory 함수를 이용한 프리팹의 생성/해제는 비용이 크다
• 활성화/비활성화를 활용 -> 오브젝트 풀링
• Update 함수보다는 Coroutine을 활용한다.

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스크립트 최적화 (2)
• 박싱과 언박싱은 부하가 큰 작업이다
• 나눗셈보다는 곱셈이 몇십배 빠르다
• magnitude 보다는 sqrMagnitude를 사용해서 비교한다. (제곱근 계산 x)
• 삼각함수의 값은 상수로 저장하고, 사용하는 것이 좋다.
• 문자열은 readonly 혹은 const 키워드를 사용하여, 가비지 컬렉션으로부터 벗어나도록 한다.

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만흉의 원인 : 가비지 컬렉터

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가비지 컬렉터(GC)는 언제 일어날지 모른다.
• Mono의 동적 메모리 관리 때문에, 메모리 해제를 위해 GC가 자동 호출 된다.
• GC는 언제 일어날지 모른다.
• GC가 일어나면, 게임이 멈추는 현상(랙)이 발생하게 된다.
• 동적 메모리 해제가 가능한 일어나지 않도록 하는것이 GC 관리의 핵심

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오브젝트 풀링
• 오브젝트(or 프리팹)의 동적 생성과 해제는 부하가 크다.
• 오브젝트가 해제되면, 언젠가는 GC가 동작하여 정리 한다 = 랙이 발생
• 오브젝트를 풀을 만들어 미리 많이 만들어 두고, 활성화/비활성화로 사용한다.
• 풀에서 가져와서 사용하고, 사용이 끝나면 비활성화 상태로 풀에 반환
• 오브젝트 풀링 사용은 선택이 아닌 필수!!
• 에셋스토어에도 이미 만들어진 오브젝트 풀링 소스들이 있다.

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GC에게 먹이 주지 않기
문자열 병합은 StringBuilder
• 일반 String + String을 쓰면 임시 문자열이 생성됨
• StringBuilder.Append() 함수를 사용하여 병합
foreach 대신에 for문 사용
• 일반 array에 한해서…
• Foreach는 한번 돌때마다 24byte의 쓰레기 메모리를 생성
• 10번만 돌아도 240byte의 GC 수거 메모리를 남김
태그 비교에는 compareTag() 사용
• If(go.tag == “enemy”) 대신에 go.compareTag(“enemy”) 사용
• 객체의 tag 프로퍼티를 호출하는것은 추가 메모리를 할당하고, 복사

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GC에게 먹이 주지 않기 (2)
데이터 타입에는 Class 대신 구조체 사용
• 구조체는 GC에 들어가지 않는다. Stack에 할당되기 때문
즉시 해제할 때는 Dispose 수동 호출
• 오브젝트의 dispose를 수동으로 호출하여, 즉시 cleanup
임시 객체들을 만들어내는 API들을 조심하라
• Ex. GetComponents<T>, Mesh.Vertices, Camra.allCameras, etc…

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C++ <-> C# 오버 헤드
객체의 변경 사항을 캐싱
• 객체의 이동과 변형에 대한 처리를 캐싱하고, 매프레임에서 딱 한번만 처리한다.
• Ex. Move()
컴포넌트 참조를 캐싱
• Getcomponent()는 한번만 호출하여, 객체를 캐싱해두고 사용 한다.
빈 콜백 함수는 제거
• Start()나 Update() 같은 콜백함수는 비어있어도, 성능에 영향을 끼친다.

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권장 압축 텍스쳐 사용하기
• 아이폰(PowerVR) : PVRCT
• 안드로이드(Tegra) : DXT
• 안드로이드(Adreno) : ATC
• 안드로이드(공통) : ETC1

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텍스쳐
• 텍스쳐 사이즈는 무조건 2의 제곱이어야 한다.
• POT(Power of Two)
• POT가 아닌경우 POT 텍스쳐로 변환되어 로딩 된다.
• 900 x 900 -> 실제로는 1024 X 1024로 변환
• 화면 해상도에 맞추어 1280으로 만드는 경우
-> 실제 메모리에는 2048로 생성된다.

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텍스쳐
• 텍스쳐 아틀라스를 활용 하라.
• 텍스쳐 아틀라스로 최대한 묶음
• UI 만이 아니라, 같은 재질의 오브젝트들을 묶음
• 한 화면에 나오는 텍스쳐끼리(UI)
• 알파가 있는 텍스쳐끼리,
알파가 없는 텍스쳐끼리 묶어야 한다

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텍스쳐
• 압축된 텍스쳐와 밉맵을 사용하자. (대역폭 최적화)
• 32bit가 아닌 16bit 텍스쳐 사용도 상황에 맞게 고려

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텍스쳐 메모리 사용량 프로파일링
//로그를 서버에 남기면 프로파일링에 도움이 된다

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Mesh
Import시에 언제나 “Optimize Mesh” 옵션 사용
• 변환 전/변환 후 버텍스 캐쉬를 최적화 해준다
언제나 Optimize Mesh Data 옵션을 사용한다
• Player Setting > Other Settings
• 사용하지 않는 버텍스 정보들을 줄여 준다(tangents, Normal, color, etc…)

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오디오
• 모바일에서 스테레오는 의미 없다.
• 모두 92kb, 모노로 인코딩
• 사운드 파일을 임포트하면 디폴트로 3D 사운드로 설정
• 2D 사운드로 변경
• 압축 사운드(mp3, ogg), 비압축 사운드(wav) 구별
• 비압축 사운드 : 순간적인 효과음, 이펙트 등
• 압축 사운드 : 배경 음악

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폰트 리소스 최적화
NDC2013 - ‘갤럭시S1’ 에서 풀프레임 퍼즐주주 만들기

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메모리 용량을 ¼로 절약

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리소스 기타
ResourceLoadAsync() 함수는 엄청 느리다
• 게임 레벨 로드시에 사용했을 경우, 일반 함수에 비해 수십 배나 느렸다.

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Draw Call (DP Call)
“적절한 DP Call은 얼마 정도 인가요?
• 일반적으로는 100이하를 추천, 보통 70~100 정도가 일반적
• 하지만 실제로는 케이스 바이 케이스
샤오미 Mi4에서 테스트

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Culling
가장 빠르게 그리는 방법은,
아무것도 그리지 않는 것이다.

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Culling
프러스텀 컬링
• 각 Layer 별로 컬링 거리를 설정하는 것이 가능하다!!
• 멀리 보이는 중요한 오브젝트(ex. 성, 산맥...)은 거리를 멀게 설정하고,
중요도가 낮은 풀이나 나무등은 컬링 거리를 짧게 설정

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Culling
오클루젼(Occlusion) 컬링
• Window->Occlusion Culling 메뉴에서 설정 가능

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오브젝트 통합(Combine)
• 드로우콜은 오즈젝트에 설정된 재질의 셰이더 패스당 하나씩 일어난다.
• 렌더러에 사용된 재질의 수만큼 드로우 콜이 발생
Combine (통합)
• 성질이 동일한 오브젝트들은 하나의 메쉬와 재질을 사용하도록 통합
• Script 패키지 – CombineChildren 컴포넌트 제공
• 하위 오브젝트를 모두 하나로 통합
• 통합하는 경우 텍스쳐는 하나로 합쳐서, Texture Atlas를 사용해야 된다.

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Batch
Static Batch
• Edit > Project Setting > Player 에서 설정
• 움직이지 않는 오브젝트들은 static으로 설정해서, 배칭이 되게 한다.
• Static으로 설정된 게임 오브젝트에서 동일한 재질을 사용 할 경우, 자동으로 통합
• 통합되는 오브젝트를 모두 하나의 커다란 메쉬로 만들어서 따로 저장(메모리 사용량 증가)
Dynamic Batch
• 움직이는 물체를 대상으로 동일한 재질을 사용하는 경우, 자동으로 통합
• 동적 배칭은 계산량이 많으므로, 정점이 900개 미만인 오브젝트만 대상이 됨

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라이팅
라이트 맵을 사용하자
• 고정된 라이트와 오브젝트의 경우(배경) 라이트 맵을 최대한 활용 한다.
• 아주 빠르게 실행된다 (Per-Pixel Light 보다 2~3배)
• 더 좋은 결과를 얻을 수 있는 GI와 Light Mapper를 사용할 수 있다.
라이트 렌더 모드
• 라이팅 별로 Render Mode : Important / Not Important 설정 가능
• 게임에서 중요한 동적 라이팅만 Important로 설정 (Per-Pixel Light)
• 그렇지 않은 라이트들은 Not Important로 설정

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Overdraw
화면의 한 픽셀에 두번 이상 그리게 되는 경우 (Fill rate)
• DP Call의 문제만큼이나, Overdraw로 인한 프레임 저하도 중요한 문제
• 특히 2D 게임에서는 DP Call 보다 더욱 큰 문제가 된다.
기본적으로 앞에서 뒤로 그린다
• Depth testing으로 인해서 오버드로우를 방지 한다
• 하지만 알파 블렌딩이 있는 오브젝트의 경우에는 알파 소팅 문제가 발생
반투명 오브젝트의 개수의 제한을 건다
• 반투명 오브젝트는 뒤에서부터 앞으로 그려야 한다. -> Overdraw 증가
• 반투명 오브젝트의 지나친 사용에는 주의해야 한다

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Overdraw (2)
유티니의 Render Mode를 통한 overdraw 확인 가능

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유니티 셰이더
기본 셰이더는 모바일용 셰이더 사용
• 기본 셰이더를 사용할 경우, 모바일용 셰이더를 사용.
• Mobile > VertexLit은 가장 빠른 셰이더
복잡한 수학 연산
• pow, exp, log, cos, sin, tan 같은 수학 함수들은 고비용이다.
• 픽셀별 그런 연산을 하나 이상 사용하지 않는 것이 좋다.
• 텍스쳐 룩업테이블을 만들어서 사용하는 방법도 좋다.
• 알파 테스트 연산(discard)는 느리다.
• 기본적인 연산보다는 최적화 시키고 간략화시킨 공식들을 찾아서 사용할 수 있다

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유니티 셰이더 (2)
실수 연산
• float : 32bit - 버텍스 변환에 사용. 아주 느린 성능 (픽셸 셰이더에서 사용은 피함)
• Half : 16bit – 텍스쳐 uv에 적합. 대략 2배 빠름
• fixed : 10bit – 컬러, 라이트 계산과 같은 고성능 연산에 적합. 대략 4배 빠름
라이트 맵을 사용하자
• 고정된 라이트와 오브젝트의 경우(배경) 라이트 맵을 최대한 활용 한다.
• 아주 빠르게 실행된다 (Per-Pixel Light 보다 2~3배)
• 더 좋은 결과를 얻을 수 있는 GI와 Light Mapper를 사용할 수 있다.

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Fixed Update 주기 조절
• FixedUpdate()는 Update와 별도로 주기적으로 불리며, 주로 물리 엔진 처리
• 디폴트는 0.02초. 즉 1초에 50번이나 호출됨
• TimeManager에서 수정 가능
• 게임에 따라, 0.2초 정도(혹은 이상)로 수정해도 문제 없음

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물리 엔진 설정
충돌체의 이동
• 리지드 바디가 없는 고정 충돌체를 움직이면, CPU 부하 발생 – 물리 월드 재구성
• 이럴 경우 리지드 바디를 추가하고, IsKinematic 옵션 사용
Maximum Allowed timestep 조정
• 시스템에 부하가 걸려, 지정되 시간보다 오래 걸릴 경우, 물리 계산을 건너뛰는 설정
Static Object
• 움직이지 않는 배경 물체는, static으로 설정

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물리 엔진 설정 (2)
Solver Iteration Count 조정
• 물리 관련 계산을 얼마나 정교하게 할지를 지정. (높을수록 정교)
• Edit > Project Setting > Physics
Sleep 조절
• 리지드 바디의 속력이 설정된 값보다 작을 경우, 휴면상태에 들어감
• Physics.Sleep() 함수를 이용하면, 강제 휴면 상태를 만들 수 있음

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2D 물리 vs 3D 물리
2D 게임에는 2D 물리를(RigidBody2D), 3D 게임에는 3D 물리를(RigidBody)…
Unity3D v4.3: 2D vs 3D Physics

48
물리 엔진 스크립트
래그돌 사용 최소화
• 랙돌은 물리 시뮬레이션 루프의 영역이 아니기 때문에, 꼭 필요할때만 활성화 한다
태그 대신 레이어
• 물리 처리에서 레이어가 훨씬 유리. 성능과 메모리에서 장점을 가진다
메쉬 콜라이더는 절대 사용하지 않는다.
레이캐스트와 Sphere Check 같은 충돌 감지 요소를 최소화

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Tilemap Collision Mesh
2D 게임에서 타일맵의 Collison Mesh를 최적화하라
• Tilemap을 디폴트로 사용해서, 각 타일별로 충돌 메쉬가 있는 경우, 물리 부하가 커진다
• 연결된 Tilemap을 하나의 Collision Mesh로 물리 연산을 최적화 하라

참고 자료
• Unity 3D 최적화 http://www.uzoo.in/?mid=master_codesnippet&order_type=desc&document_srl=539&listStyle=viewer
• 유니티3D 게임 리소스 최적화? 3가지만 기억해라 HTTP://TECHHOLIC.CO.KR/ARCHIVES/17907
• Optimizing Graphics Performance on Unity : 유니티에서 그래픽 성능 최적화 하기 http://smilemugi.net/wordpress/archives/227
• "14일만에 0에서 60프레임 만들기" Unity3D를 사용하여 우리의 게임을 최적화시키면서 배웠던 것들
• 유니티가 당신에게 알려주지 않는 것들 http://www.slideshare.net/MrDustinLee/ss-27739454?related=3
• NDC2013 - ‘갤럭시S1’ 에서 풀프레임 퍼즐주주 만들기 http://www.slideshare.net/olambdao/unity3d-2d-20130424?related=1
• Unite 2013 optimizing unity games for mobile platforms http://www.slideshare.net/hnam7/unite-2013-optimizing-unity-games-for-mobile-platforms-37933478
• Optimizing unity games (Google IO 2014)
• Unity Internals: Memory and Performance

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