유니티 Profiler와 최적화

게시 2024/01/25

By Junhyuk Son 13 분읽는 시간

참고한 영상

Stray라는 프로젝트를 진행하면서 게임 개발에서는 빠질 수 없는 최적화를 시도해볼 때가 되어 공부를 시작하게 되었다.

유니티에서는 Profiler라는 성능 분석 용 툴을 제공하는데 이를 공부하며 같이 최적화에 대해서도 어느 정도 익혀보려고 한다.

최적화

목표 플랫폼 및 상세 기능의 선행 조사가 필수임
프로토타입 단계에서는 최적화를 신경쓰지 않고 개발하기

프로파일링

의미

프로그램에서 실행 속도 및 안정성 개선을 위해 CPU 및 메모리의 사용량과 함수의 실행 시간과 같은 요소를 추적하는 것

주의사항

개발 중 자주 하기
- 나중 단계에서 할 경우 작업 강도가 높아짐
추측에 의한 최적화를 시도하지 않기
디버거와 같은 툴을 적극적으로 사용하기
- 예시) 유니티 에디터의 프로파일러
  
  　　　　　　　　위의 사진은 현재 팀으로 작업 중인 프로젝트 내의 Profiler의 모습이다
목표 플랫폼에서의 프로파일링은 필수임
- 에디터서의 프로파일링은 단순 참고용임(IOS/AOS등 OS마다 성능 차이를 보일수 있음)
자동화된 테스트 환경을 구축하기
목표 프레임을 명시해주기(운영체제마다 기본값이 다를수있음)
수직 동기화 여부를 확인하기(강제로 프레임을 낮추는 효과가 있음)

GPU 프로파일링

하단에 있는 문서의 최신 기준인 2022.1 에디터 기준으로 DirectX 11과 12에서만 사용이 가능함
Windows > Analysis > Profiler 메뉴에서 프로파일링 창을 열 수 있다

의미

게임의 어떤 부분이 GPU를 얼마나 오래 사용했는지 표시하는 프로파일러
단위: ms

　　　　　　　　위의 사진은 유니티에서의 GPU Profiler의 모습이다

위의 사진을 자세히 보면 어디서 GPU에 DrawCall을 했는지와 횟수, 사용시간 등을 보여주고 있다.

업스케일링 샘플링

해상도를 줄이는 대신 UI 크기를 유지하여 최적화를 하는 기법
유니티의 URP에서는 Render Scale이라는 항목으로 구현되어있다.

텍스쳐 최적화

유니티 상에서 이미지를 사용할때 원본 포맷이 뭐든지 상관없이 GPU가 사용가능한 포맷으로 전환되므로 텍스쳐 세팅만 잘 하는경우 문제가 없음

포맷

PVRTC

크기: 4bpp, 2bpp(픽셀 당 사용할 사용할 bit 크기 선택)
주로 아이폰에서 사용됨
원리:
1) 원본 이미지를 4x4 블록 단위 크기로 변환하여 크기를 줄임
2) 2개의 대표 색상을 선택
3) 1:1 해상도로 Modulation Data에 옮겨 조합하여 처리함
단점:
- 4x4픽셀로 처리하므로 블러키 현상이 발생하여 이미지가 뭉개지므로, 레트로 스타일 게임에서는 추천하지 않음

ETC

크기:
- ETC1: 4bpp
- ETC2: 4, 8pp
원리:
- PVRTC와 유사하게 블록 단위로 처리되지만, 이미지를 색상과 밝기로 나누어 합성하여 처리함
- 색상은 낮은 해상도로, 밝기는 1:1 해상도로 뽑아 합성함
단점:
- 블럭 단위로 색이 더러워져 보일 수 있음
  - ETC2에서는 ETC1보다 완화되어 보임
이외에도 다양한 확장자가 있으나, 공식 문서에서 자세하게 설명되어있는 관계로 링크로 대체한다
플랫폼별 권장 포맷

해상도
- 4x4 사이즈로 처리되므로 2^n의 사이즈로 처리되어야 함(POT)
- 크기 종류: 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048…
  - 이외의 값을 입력 시, 유니티에서 자동으로 크기를 키워 처리하므로 버려지는 공간이 발생함
- ASTC에서는 5x5, 12x12와 같이 블록의 크기를 자유롭게 선택이 가능함

Frame Debuger

의미

Frame Debuger의 정의는 실행 중인 게임을 특정 프레임 시점에서 정지하여 해당 프레임에 렌더링되는 각 드로우 콜을 보여주는 툴

다음은 유니티에서 기본으로 제공하고있는 3D Sample Scene(HDRP) 템플릿에서의 Frame Debuger의 모습이다

Windows > Analysis > Frame Debuger 메뉴에서 디버거 창을 열 수 있다

더 세부적인 정보를 원한다면 아래의 링크를 참조하기를 바람

유니티 Frame Debuger 공식 문서

Memory Profiler Module

Windows > Analysis > Profiler 메뉴에서 프로파일링 창을 열수 있다

더 세부적인 정보를 원한다면 아래의 링크를 참조하기를 바람

유니티 메모리 프로파일러 모듈 공식 문서

Memory Debuger

Windows > Analysis > Memory Profiler 메뉴에서 디버거 창을 열 수 있다
- 유니티 버전에 따라 설치 방법이 다르므로, 다음의 링크를 참고하길 바란다

최적화 관련 팁

메모리 관리

모바일 게임일수록 메모리 최적화의 중요성이 높아짐
- ETC¹2를 이용한 압축을 이용할때 기기가 ES 3.0 이상을 지원하는지 확인하기
  - OpenGL ES2.0에서 ETC2를 사용시 압축이 해제되어 메모리 사용량이 다시 증가함(4mb -> 16mb)
  - ES2.0 기기가 목표일 경우, Build Settings에서 Compress using ETC1 옵션을 켜주기
    (Sprite&UI에서만 지원하며, Packing Tag가 필수임)
- 오디오는 Load Type을 지정하여 메모리 절약이 가능하다
  - Decompress On Load: 반응 속도가 빠르지만, 로딩 이후 압축을 풀어 재생하므로 오리지널 크기 그대로 메모리에 올라간다는 보장이 X
    압축 해제 시, 압축 유지보다 10배 이상의 메모리를 사용하므로 용량이 작은 파일에만 적합함
  - Compress In Memory: 메모리에 압축 상태로 유지했다가, 재생시 압축을 해제
    압축 해제 시, 메모리를 많이 사용하는 고용량의 파일에만 사용해야 함
  - Streaming: 사운드를 즉시 디코딩 하는 방
    디스크에서 증가 식으로 읽어 압축 데이터를 버퍼에 넣어 메모리 사용 최소화함
- 유니티 상에서는 같은 파일인지 확인하는 기능이 없으므로 중복 파일이 없도록 주의하기(폰트, 텍스쳐….)
  - Memory Profiler에서 중복 파일이 있는지 확인이 가능함
- Mesh를 사용시 Read/Write Enable 옵션이 꺼져있는지 확인하기
  - 스크립트를 통하여 Mesh에 접근 가능 여부를 선택하는 옵션으로 GPU, CPU 메모리에 중복으로 올라가므로 필요 없으면 끄기

에셋 관리 방법

에셋 타입 / 플랫폼 별로 설정하기
올바른 텍스쳐 포맷을 선택하기
메시 임포트 옵션을 선택하기
오디오 압축하여 사용하기

프로그래밍과 코드 아키텍쳐

Awake, OnEnable, Update와 같은 이벤트 함수의 호출 순서를 알아놓기
- 이벤트 함수 호출 순서
적절한 TargetFrameRate
- 장르/상황 별로 설정하기
- Adaptive Performance 사용하기
비동기 로딩을 사용하기
- 에셋 로드와 같은 로딩은 비동기로 처리하여 성능을 높일 수 있음
사용하지않는 Monobehaviors 메소드 제거하기
- Start, Update, FixedUpdate….
Update를 사용하는 것보단 매니저 패턴을 이용하기

비용이 높은 API 호출은 최소화하기
- GameObject.Find()
  - transform.find, 인스펙터에서 지정, FindWithTag…. 으로 대체 가능
- GameObject.GetComponent
  - TryGetComponent()가 더 호출 비용이 낮음
스트링 오퍼레이션 주의하기
Debug.Log() 주의
- 디버그 클래스 사용 or Conditional로 조건을 지정하거나 사용 후 제거하여야 빌드 할때 제외됨
allocationg API 주의
- s가 붙은 API들은 배열로 할당하여 지정하므로 호출 비용이 높음
정적 데이터 파싱 주의하기
- Json/XML: 스크립터블 오브젝트

안드로이드의 표준 텍스쳐 포맷 ↩

유니티, 개발 관련

유니티