[3D游戏开发实践] Cocos Cyberpunk 源码解读-高中低端机性能适配策略

Cocos Cyberpunk 是 Cocos 引擎官方团队以展示引擎重度 3D 游戏制作能力，提升社区学习动力而推出的完整开源 TPS 3D游戏，支持 Web, IOS, Android 多端发布。

本系列文章将从各个方面对源码进行解读，提升大家的学习效率。希望能够帮助大家在 3D 游戏开发的路上更进一步。

工程源码免费下载页面:
https://store.cocos.com/app/detail/4543

开篇

作为大型项目主程的核心技能之一，麒麟子推荐还没有掌握的同学赶紧补齐。

“一顿操作猛如虎，一看帧率不到 5 ”。

上面这句话虽然有些夸张，但却是大多数同学开发项目时的真实写照。

麒麟子其实很早就想写这个话题，但要讲清楚这个话题不能光凭嘴说，需要一个适合的大型项目来演示。

听到制作团队说，Cocos Cyberpunk 原生版本能够在 小米6 上跑 30 帧。我知道，分享这个话题的机会来了。

感谢 Cocos Cyberpunk 制作团队，让我终于可以分享这个内容了。

如今，我们可以看到常见的三种平台：原生（鸿蒙/iOS/Android）、小游戏 和 H5。

由于平台的差异性，同一个机型上，不同平台所能承载的游戏品质会也有很大差别。更不用说，不同水平的机型之间的差别了。

而 Cocos Creator 得益于它双核引擎的优势，很多用户就是冲着多端发布来的。

所以，隔三差五就会有人来问：如何让自己的项目，在不同的平台都正常运行。

今天麒麟子就来分享一下如何解决这类问题，并使用 Cocos Cyberpunk 作为案例讲解。

主要内容

有些问题看似复杂，但只要你看破了事情的本质，解决起来就会很容易。

其实核心思想是：如何让你的程序在不同算力的平台、不同算力的设备上，运行流畅的同时，尽可能保留画质。

在中低端机器上流畅运行，性能是优先需要考虑的，其次才是画质。这是取舍，有所取，必然有所舍。

那具体如何做呢？

麒麟子在从业生涯中，处理过 10 多种不同类型的项目适配，总结下来就两个步骤：先分类、再处理。

接下来，让我们先看看本文的主要内容：

最佳机型设定
机型分档方案
性能适配策略
Cocos Cyberpunk 中的方案

这都 500 字了，内容看起来还是太抽象，我们直接进入主题吧。

最佳机型设定

在参与 Cocos 引擎生态建设这三年不到的时间里，麒麟子和队友们接触了 2000 多家国内外 CP，在 最佳机型设定 这个事情上，大致有三类：

1、以高配机型为目标机型

这类项目追求的是品质，通常项目规模较大，玩法复杂，画面精细。

2、以中配机型为目标机型

这类项目一般中规中矩，玩法、画质都比较普通。

3、以低配机型为目标机型

这类项目追求的是设备覆盖率，想要尽可能的覆盖更多机型。多数游戏是属于玩法创新，画面感人的品类。

这三个策略，都有明显的短板：

若以高配机型为主，则难以覆盖到中、低配机型玩家，导致收益下降。
若以中配为主，则难以覆盖到低配玩家，玩法和画质也难以满足高配玩家的需求，通常来说，收益是很差的。
若以低配为主，在设备覆盖率上占优势，但游戏创意如果没有形成爆款，也很难受到玩家青睐。

这也让多档机型性能适配这个工作显得尤为重要。

假如我们以高配机型为主，配合机型适配策略，就能解决上面的各类问题。

这里有一个问题就来了：以哪一年的高配机型为主？

麒麟子就不绕弯子了：应该以项目上线时的高配旗舰机型为主。

比如，你的项目今天立项，预计开发一年，那么你应该以一年后的机型为主。今年的旗舰机型，一年之后，会沦为中端机。

大家要记得：所有未发生的事情，都应该考虑随着时间的推移可能发生的改变，不能用现在的数据去衡量。

机型分档方案

如前面讲过，我们应该：先分类、再处理。

机型分档

根据手机芯片能力，将手机分为多档。通常我们可以分为 3 档，如果有精力，也可以分为 4 档，不建议分得更多。

我们以 3 档为例：

1、高档

高档机型，一般是游戏上线时，各大厂商发布的旗舰机型作为参考。

高档机型是最花时间的一档，因为当游戏运行一年后，高档机型也会变为中档。对高档机型的充分利用，也能尽可能延长游戏生命力。

高档机型的主要要求就是：效果全开的情况下运行流畅。

2、中档

中档机型一般是游戏上线时，发布时间在 3 年左右的旗舰机作为参考。

中档机型的优化，更多是平衡。要求是保证运行流畅的情况下，效果尽可能好。

但由于中档机型在开发的时候就能拿到，所以中档机型的优化工作可以提前做，测试时间更长。

3、低档

低档机型一般是游戏上线时，发布时间在6年左右的旗舰机作为参考。
低档机型只需要考虑运行性能，不需要的东西能关就关掉。

分档方法

苹果设备

苹果设备的分类简单得想笑，只需要把苹果公司发布的所有产品，填入到对应的档位即可。

其他设备

对于鸿蒙、Android、Windows 或者其他系统的设备，检测方法就不能填表了，因为全世界那么多厂商，那么多设备，甚至还有一些组装机。

那有没有什么东西是可以列进表里的呢？

当然有，那就是芯片。

虽然全世界有非常多的设备厂商、非常多的品牌、非常多的系统。但是造芯片的，就只有那几家，而每年发布的芯片版本也是不多的。

因此，对于这类设备，我们的方法如下：

把常见芯片填入到对应的高、中、低档表里
程序启动时，检测设备的芯片型号
根据芯片型号决定设备所属档位

如果不想单独处理苹果设备，也可以把苹果设备的芯片填表管理。给予适合的分数就行。

白名单

可能你有所不知，除了人的腰锥间盘，某些厂商做的设备也可能会非常突出。

比如，麒麟子曾经在做一个项目优化的时候， 机型A 和 机型B 拥有同样的芯片，但 机型A 属于高端，机型B 却只能处于中端。

这种情况下，就需要一个白名单机制，白名单中的机型，直接采用白名单中配置好的机型档位。

这里还有另一种情况，某些厂商的某款手机，为了体现自己的超高性价比，会选择和某几款游戏合作，在操作系统端和游戏程序端双向奔赴，针对性进行优化。

这样明明是中端设备，却能将这款游戏跑出其他高端设备上才能拥有的效果。这种情况下，也需要白名单。

未知机型

世界这么大，总有你没见过的设备。这个时候，一律按低端处理就好了。

系统中，可以保留 画质切换 功能，让用户可以自行切换高、中、低档配置。在出现未知设备时，或者用户有个人偏好时，能自行决定画质。

性能适配策略

性能适配 vs. 性能优化

性能适配只做一件事：关掉一些功能，直到帧率满足要求。

但不同档位的画面效果是设定好的，对于低端机来说，可以关闭所有效果，以求运行流畅（24~30 帧）。但对中端机来说，有一些效果就必须保留了，否则中端机的画质和用户体验难以保证。

所以，下面这两种情况发生时，需要做性能优化。

中端机上某个效果必须保留
关掉所有能关的效果，低端机依然达不到要求

由于本篇文章主要讲性能适配，就不再多讲性能优化了。性能优化是一个很大的话题，涉及到方方面面以及项目本身。

麒麟子之前有分享过一些关于图形渲染相关的优化，有兴趣的朋友可以翻看，这里就不再展开讲了。

常见技巧

所有的技巧，核心思路都是：减少不必要的运算。在不影响功能的情况下，关闭更多细节。

通常，渲染是游戏性能的主要开销，也是不影响游戏玩法的部分。

因此，机型性能适配建议优先从渲染入手。

1.内容细节

不管是 3D 游戏还是 2D 游戏，场景、人物都可能由主体和细节构成，特别是场景。

可们可以对场景和人物的细节进行分类，在不影响功能的情况下，逐步关闭更多的细节。

比如，场景中有草和石子。我们可以在高端机上显示所有的草和石子，在中端机上，减少一些。在低端机上变得更少，或者干脆完全不显示。

2.特效等级

不管是 3D 还是 2D 游戏，一个特效都可能由不同的元素组成。可以将此元素按等级分类。在配置越低的机器上，关掉更多的细节。

这样既保留了特效的存在，又提升了性能。

假如，一个火焰特效由 3 个发射器组成。我们可以约定，高端机显示所有发射器，中端机显示 2 个发射器，低端机显示 1 个发射器。

3.渲染分辨率

不管是 3D 还是 2D 游戏，渲染分辨率对游戏性能造成的开销是一样的。所以，低端机上，可以考虑限制渲染分辨率来提升性能。

比如，现在许多手机用了高分屏， DPR 能达到 2 或者 3。如果检测到它是低端机，可以限制 DPR 的最大值，这样创建出来的后台缓冲区就会很小。

如果不知道如何限制 DPR，最简单的做法就是将摄像机内容渲染到一张 RenderTexture 上。 RenderTexture 的大小是完全由你控制的，想要多小都可以。

4.裁剪距离

2D 游戏不太可能用上，但对一些可以变换视角的 3D 游戏，可以通过缩短裁剪距离来减少渲染，提升运行性能。

5.材质 LOD

材质复杂度直接依赖GPU的算力，我们可以制作出不同等级的材质，在高端机上使用最精细的材质，在中端机上使用减少了一些细节的材质，在低端机上使用最普通的材质。

6. 模型 LOD

在 3D 游戏中，当上面的工作都做完后，还是无法达标时，可以考虑降低模型细节。

模型 LOD 不仅可以根据距离进行切换，也可以根据设备档次来切换。

如果系统中本身就已经拥有根据远近切换 LOD 的系统，只需要在不同设备上限制模型LOD 的最高等级就可以了。

比如我们可以设定，在低端机型上，从第三级开始。这样第一级和第二级的模型就不会被用上。大大减少了模型渲染开销。

Cyberpunk 中的方案

接下来，我们来看看 Cocos Cyberpunk 中的性能适配方案。

涉及到的大部分源码都在 pipeline/settings 目录。

默认配置

项目中，用于处理性能适配的代码在 pipepline/settings/href-setting.ts 中。

打开它，可以看到。有一个 HrefSetting，它定义了所有与性能相关可以控制的标记。

export const HrefSetting = {...shadingScale:1, //控制渲染分辨率的大小bloom:0, // Bloom 效果开关fps:60, //FPS 锁定transparent:1, // 是否渲染透明物体clusterLighting:1, //是否开启动态光源ibl:1, // 是否开启环境反射fsr:1, // 是否启用超分技术taa:1, // 是否开启 TAA 抗锯齿fxaa:1 // 是否开启 FXAA 抗锯齿sceneParticles: 1 //场景粒子特效开关
...
}

从上面的参数中我们可以看到，它们主要属于三类：

1、渲染分辨率：shadingScale, fsr

2、效果开关类：bloom, ibl, taa, fxaa

3、渲染裁剪：transparent, clusterLighting, ceneParticles

可以直接修改这个配置的值，然后到编辑器中去查看差异。我们来看几组值：

调试参数

接下来可以看到一段代码：

if (!EDITOR) {let href = window && window.location && window.location.href;let settings = href.split('?')[1]if (settings) {...}
}

这段代码是用作调试用的，方便大家在运行时快时开关各种效果。

只需要在预览时，在 URL 中添加对应参数就行，比如：

http://localhost:7456/?zoomScreen=1;

就是查看 zoomScreen 为 1 时的效果。进入游戏，滚动鼠标滚轮，你会看到下面这样的效果：

获取 GPU 分档信息

向下看，可以看到有一个 getGpuInfo 函数，它负责获取设备的 GPU 信息，并分档。

getGpuInfo 在 gpu.ts 文件中定义，它主要完成了两件事。

1、获取 GPU 型号

Cocos Creator 引擎内置了获取 GPU 型号的方法：director.root.device.renderer。

它可以在所有 Cocos Creator 支持的平台上运行。

2、GPU 打分

GPU 打分这里，分为了 移动端 和 PC 端。

PC 端 使用了 pipeline/lib/detect-gpu 库进行设备型号检测并给出分数，而移动端则直接使用 gpu-mobiles.ts 中的定义的分数。

export const GpuMobiles = {"adreno": {"530": 272,..."619l": 252},"immortalis": {"g715": 3535},"apple": {"a16": 3331,..."a10": 300},"mali": {"g710": 2319,..."g72": 183},"xclipse": {"920": 1906}
}

可以看到，它定义了常见的移动端芯片分数。

当设备信息不在配置表中时，默认按低端机处理。

性能开关

在 href-settting.ts 中，定义了 mobileSettings 和 pcSettings。

可以看到，移动端分了 3 档，PC端 分了 4 档。每一档都指定了分数，以及需要关闭的效果。

每一档与上一档相比，是继承关系。我们以 mobileSettings 为例。

let mobileSettings = [{score: 2000,shadingScale: Math.min(1240 / game.canvas.width, 1),bloom: 0,fxaa: 0},{score: 1200,shadingScale: Math.min(1024 / game.canvas.width, 1),},{score: 500,fsr: 0,taa: 0,maxEnemies: 2,sceneParticles: 0}
]

在移动端，最高档机型会：限制渲染分辨率为 1240、关闭 bloom和fxaa，第二档机型和第一档一样，但会限制最大渲染分辨率为 1024，以此类推。

平台差异

在 href-setting.ts 的最后几行，可以看到：

if (sys.isMobile && !JSB) {// todo: mobile particle rendering issueHrefSetting.transparent = 0
}

由于 JSB 是 Cocos Creator 引擎中，与原生平台通信的，!JSB 代表的就是非原生平台，即：小游戏和 H5。

整个代码的意思就是，在非原生平台上，关闭半透明效果（粒子系统、透明物效等等）

总结

本篇文章中，麒麟子花了大量篇幅来讲解设备性能适配的方法和原理。这是因为，设备性能适配需要量体裁衣，根据自身项目需求制定最佳策略。

Cocos Cyberpunk 中的设备性能分档方案，可以作为一个基础的开始，大家可以根据自己的项目添加更多可控的细节。

希望这篇文章能给大家带来帮助，能够让大家在自我升级的道路上又跨出一大步。