유니티 메모리 최적화 - yuniti memoli choejeoghwa

Question

힙 메모리 영역

프로그램을 만들 때 힙 메모리 영역은 프로그래머가 항상 신경 써야 되는 중요한 메모리 영역이다.

목차 Show

행복한 연어의 이야기
(Unity) 유니티 최적화 방법들
스크립팅 최적화
가비지 컬렉터(힙 메모리) 최적화
그래픽 관련 최적화
기타 최적화 방법
게임을 더 빠르게 만드는 간단한 체크리스트

유니티에서 힙 변수가 생성될 때 여유 메모리가 충분하지 않다면 가비지 컬렉션작업을 수행한다.

하지만 가비지 컬렉션 작업은 꽤나 무거운 작업이기 때문에 이 순간 프레임 드랍이 발생한다.

이를 개선하기 위해 최근에는 Inscremental GC 기능이 업데이트 되긴하였지만,

그래도 가비지 컬렉션의 대상이 되는 힙 할당을 최대한 만들지 않는 것이 좋다.

1. 자주 사용되는 참조 변수는 캐싱하기

다음의 코드는 함수를 호출할 때마다 새로운 힙 메모리 영역에 할당하게 되어 가비지가 발생한다.

public void MyMethod()
{
    Button btn = GetComponent<Button>(); // 함수 호출시 마다 힙 메모리를 할당한다.
    SomeMethod(btn);
}

다음과 같이 참조를 멤버 변수로 선언하여 가비지를 줄일 수 있다.

private Button btn;

void Start()
{
    btn = GetComponent<Button>();
}

public void MyMethod()
{
    SomeMethod(btn);
}

2. 컬렉션을 새로 만들 때 발생하는 가비지

다음의 코드는 매 프레임 새 컬렉션을 생성하고 있다.

public void Update()
{
    List<int> myList = new List<int>();
    SomeMethod(myList);
}

컬렉션을 Clear()로 내용을 비워서 사용하면 가비지를 줄일 수 있다.

private List<int> myList = new List<int>();

public void Update()
{
    myList.Clear();
    SomeMethod(myList);
}

3. 문자열 연결 시 발생하는 가비지

문자열은 값처럼 보이지만 사실 참조 유형이다. 이를 연결하는+ 연산자는 대표적인 가비지를 생산하는 주범이다.

아래의 코드에서는 기존의 문자열이 존재하는 메모리 공간에 연결시킨 것이라 착각할 수 있다.

하지만 실제로는 새 문자열을 만들고 이전 문자열을 가비지로 버린다.

string name = "Mark";
string str = "My Name : ";
str += name;

문자열 여러 개를 연결할 때는 가급적 stringBuilder 클래스를 사용하도록 하자.

4. Unity 함수 호출에서 발생하는 가비지

직접 작성하지 않은 코드는 가비지가 발생할 수 있다는 점을 염두에 두도록 하자.

배열을 반환하는 Unity 함수에 액세스 할 때마다 새 배열이 생성되어 반환된 값으로 전달된다.

다음의 코드는 반복문 안에서 매번 Mesh.normals를 호출할 때마다 배열이 생성된다.

public void MyMethod()
{
    for (int i = 0; i < myMesh.normals.Length; i++)
    {
        Vector3 normal = myMesh.normals[i];
    }
}

다음과 같이 캐싱을 해서 가비지를 방지할 수 있다.

public void MyMethod()
{
    Vector3[] normals = myMesh.normals;
    for (int i = 0; i < normals.Length; i++)
    {
        Vector3 normal = normals[i];
    }
}

GameObject.tag이나 GameObject.name 접근 시에도 매번 문자열을 생성해서 반환한다.

void OnTriggerEnter(Collider other)
{
    if(other.gameObject.tag == "Player")
    {
        //...
    }
}

태그 비교는 GameObject.CompareTag()를 사용하면 힙 할당을 하지 않는다.

string playerTag = "Player";

void OnTriggerEnter(Collider other)
{
    if(other.gameObject.CompareTag(playerTag))
    {
        //...
    }
}

이외에도 힙 할당을 발생하는 유니티 함수들과 힙 할당을 하지않은 대체용 함수들이 존재한다.

Input.GetTouch()와 Input.touchCount는 힙 할당을 일으키니 Input.touches를.

Physics.SphereCastNonAlloc()대신 Physics.SphereCastAll()를 사용하도록 하자.

5. 코루틴에서 발생하는 가비지

yield 자체는 힙 할당을 하지 않지만 전달하는 값은 박싱이 되기 때문에 힙 할당이 발생할 수 있다.

yield return 0; // 0인 int 값 변수가 boxing되기 때문에 가비지를 발생시킨다.

new 를 통해 생성하는 객체는 가비지를 만든다.

While(true)
{
    yield return new WaitForSeconds(1f); // 매번 새로운 객체가 생성된다.
}

WaitForSecond 또한 객체이기 때문에 멤버 변수나 지역변수로 캐싱할 수 있다.

WaitForSeconds delay = new WaitForSeconds(1f);

While(true)
{
    yield return delay;
}

6. Foreach 루프 (유니티 5.5 이하 버전)

유니티 5.5 이하 버전에서는 foreach를 실행하면 루프가 종료될 때마다 박싱이 일어났지만,

최근 버전에서는 수정되었다.

행복한 연어의 이야기

IT/Unity

(Unity) 유니티 최적화 방법들

해피살몬 2020. 1. 30. 20:22

스크립팅 최적화

SendMessage 와 BroadcastMessage 함수 사용자제
Find 관련 함수 사용자제
자식이 많은 오브젝트 transform 변경시 많은 비용 발생
Update , LateUpdate 등 함수가 비어있으면 지워라 , 빈 Update 종류 함수는 비용발생
Vector2 및 Vector3 연산을 줄여라
Camera.main 의 결과를 캐싱 하거나 사용하지 않고 수동으로 카메라에 대한 참조를 관리해라

가비지 컬렉터(힙 메모리) 최적화

캐싱 사용
우리 코드가 힙 할당으로 이어지는 함수를 반복적으로 호출하고 결과를 폐기하면 불필요한 쓰레기가 생성됩니다.
대신, 우리는 이러한 객체에 대한 참조를 저장하고 재사용하는 기술을 캐싱이라고 합니다.
자주 호출되는 함수에는 힙메모리 할당을 하지 않는다.
오브젝트 풀링 사용
문자열 관련
1) 필요한 문자열 생성을 줄여야합니다. 동일한 문자열 값을 두 번 이상 사용하는 경우 문자열을 한 번 만들고 값을 캐시해야합니다.
2) 우리는 불필요한 문자열 조작을 줄여야합니다. 예를 들어 자주 업데이트되고 연결된 문자열이 포함 된 텍스트 구성 요소가있는 경우 두 개의 텍스트 구성 요소로 구분할 수 있습니다.
3) 런타임에 문자열을 작성해야 한다면 StringBuilder 클래스를 사용해야 합니다 .
4) 디버깅을 위해 더 이상 필요하지 않게 되면 Debug.Log ()에 대한 호출을 제거해야 합니다.
함수 관련
1) GameObject.tag 대신 GameObject.CompareTag 사용하기
2) Input.GetTouch 와 Input.touchCount 대신 Input.touches 사용하기
3) Physics.SphereCastNonAlloc 대신 Physics.SphereCastAll 사용하기
박싱으로 이어지는 함수 호출 제거
코루틴 함수 관련
1) StartCoroutine 을 사용할때 약간의 가비지가 발생한다.
2) yield new return 에서 new 를 할때마다 가비지가 생성 된다.
foreach 문 자제
수동으로 가비지컬렉터 실행 자제

그래픽 관련 최적화

CPU 의 작업량을 줄이는 방법
1) 가까이에 있는 오브젝트를 수동이나 Unity 의 드로우 콜 배칭을 활용해 결합합니다.
2) 큰 텍스처 아틀라스에 개별적 텍스처를 넣는 등의 방법으로 오브젝트의 머티리얼 수를 줄입니다.
3) 오브젝트가 여러 번 렌더링되는 요소(반사, 그림자, 픽셀 별 광원 등)를 덜 사용합니다.
GPU 모델 지오메트리 최적화
1) 필요 이상으로 삼각형을 사용하지 않습니다.
2) UV 매핑의 경계 부분과 하드 에지(버텍스가 두 배)의 수를 가능한 적게 유지합니다.
조명(Lighting) 퍼포먼스
1) 전역 조명을 베이크하고 라이트 매퍼를 사용
GPU: 텍스처(Texture) 압축과 밉맵
1) 3D 씬에서 사용되는 텍스처에 항상 밉맵 생성을 활성화
실시간 섀도우
1) 실시간 섀도우 사용을 줄인다.

기타 최적화 방법

프로파일링을(기본 or 툴 사용) 해서 어디서 과부화가 걸리는지 확인

에셋 관련
1) 텍스처
- Read/Write enabled 플래그 비활성화 (기본 비활성화)
- 밉맵(하지만 그래픽적인 차이가 좀 있음 그러므로 상황봐서)
- 모든 텍스처를 압축
2) 모델
- Read/Write enabled 플래그 비활성화(기본 활성화)
- 애니메이션화되지 않는 모델의 리그를 비활성화
- 애니메이션화되는 모델에 게임 오브젝트 최적화 옵션 활성화
- Optimize Game Objects 활성화
- 가능한 한 메시 압축 사용
힙 메모리 관련
- 오브젝트 풀링 사용
- 박싱을 최대한 피해야 한다.
  ex) - enum 타입을 Dictionary 의 키로 사용하면 박싱이 발생한다.
- Foreach 루프문 사용시 루프가 종료되는 시점마다 박싱이 발생했었다.(몇번 반복하든 foreach 문 하나당 한번씩)
  버전 업그레이드를 하면서 Foreach문의 박싱은 사라졌지만 CPU 성능에 차이가 있다.(결론은 아무튼 자제 하는게 좋다.)
- 배열 기반 Unity API
  링크 : https://docs.unity3d.com/kr/2018.2/Manual/BestPracticeUnderstandingPerformanceInUnity4-1.html
Resources 폴더사용 하지 말고 AssetBundle 을 사용하자.
기타
- 부동 소수점보다 정수 연산의 속도가 빠르며, 부동 소수점 연산의 속도가 벡터, 매트릭스 또는 쿼터니언 연산보다 빠르다
- Object.Find와 Object.FindObjectOfType의 사용을 모두 제거하는 것이 일반적으로 가장 좋다.(싱글톤은 예외)
- 일차원 배열 사용, 다차원 배열이 필요한 경우 다차원 배열 말고 가변 배열을 사용
- 적은 콜백 함수 사용 (Update, FixedUpdate, LateUpdate 같은)
- 델리게이트 사용시 추가 제거가 자주 일어난다면 다른 데이터 구조 사용을 고려

게임을 더 빠르게 만드는 간단한 체크리스트

PC 용으로 빌드할 때(타겟 GPU 에 따라) 버텍스 수를 프레임당 200K 및 3M 아래로 유지합니다.
빌트인 셰이더를 사용하는 경우 Mobile 이나 Unlit 의 카테고리에서 선택합니다.
비모바일 플랫폼에서도 작동은 하지만 복잡한 셰이더를 단순화시키고 비슷하게 만듭니다.
씬 별로 서로 다른 머티리얼의 수를 적게 유지하고 다른 오브젝트 간에 최대한 많은 머티리얼을 공유합니다.
움직이지 않는 오브젝트에는 Static 프로퍼티를 설정하여, 정적 배칭과 같은 내부 최적화가 가능하도록 해야 합니다.
다수 보다는 단일(가능하다면 방향성) pixel light 만 지오메트리에 영향을 주도록 해야 합니다.
동적 조명을 사용하기보다 조명을 베이크해야 합니다.
가능하면 압축 텍스처 사용하고 32 비트보다는 16 비트를 사용해야 합니다.
가능하면 안개의 사용을 피해야 합니다.
오클루전 컬링을 사용하여 오클루전이 많아 복잡한 정적 씬에서 드로우 콜과 가시적 지오메트리를 줄이는 데 활용합니다.
오클루전 컬링을 염두에 두고 레벨을 디자인합니다.
스카이박스를 써서 멀리 있는 지오메트리를 “진짜처럼 보이게” 합니다.
멀티 패스 접근 방식 대신 픽셀 셰이더나 텍스처 컴바이너를 활용해 여러 텍스처를 혼합합니다.
가능하면 half 정밀도 변수를 사용합니다.
픽셀 셰이더에서 pow, sin, cos 등 복잡한 수학 연산의 사용을 최소화합니다.
프래그먼트 별 텍스처 사용을 줄입니다.