Асинхронная потоковая передача данных

Потоковая передача данных — это метод оптимизации, предназначенный для уменьшения скачков, вызванных загрузкой графических ресурсов и компиляцией шейдеров. При использовании этого метода не все данные загружаются в оперативную память (RAM) сразу. Вместо этого загружаются только необходимые данные, а все остальные загружаются постепенно, по запросу.

Ресурсы загружаются и передаются в GPU отдельными асинхронными потоками. После этого ресурсы синхронизируются и добавляются в виртуальную сцену на стороне CPU.

Вывод инструмента Microprofile

В UNIGINE асинхронная потоковая передача данных включена по умолчанию. Вы можете отключить асинхронную потоковую передачу данных в UnigineEditor или через консоль:

• В UnigineEditor откройте окно Settings и перейдите в раздел Streaming. Здесь вы можете переключить режим потоковой передачи текстур и/или мешей.
• В консоли запустите соответствующие команды, которые переключают режим потоковой передачи текстур и/или мешей.

Существует два основных режима потоковой передачи — асинхронный (Async) и принудительный (Force). Режим Force обеспечивает принудительную загрузку всех ресурсов, необходимых для каждого кадра одновременно (например, захват последовательностей кадров, рендеринг предварительного просмотра нод, прогрев и т.д.).

Примечание

Режим Force может привести к зависанию, поэтому используйте его только в том случае, если вы уверены, что ресурсы в вашем мире помещаются в доступную память.

Для мешей существует дополнительный режим All, который отключает потоковую передачу меша и обеспечивает загрузку всех мешей, доступных в проекте, при запуске приложения. Этот режим хорош для небольших проектов с небольшим количеством мешей.

Система потоковой передачи обеспечивает асинхронную загрузку следующих данных в RAM:

• Все исполняемые файлы текстур и текстуры с включенной опцией Unchanged, включая кубические карты, карты воксельных проб и карты запеченных теней.
• Меши объектов ObjectMeshStatic, ObjectMeshClutter, ObjectMeshCluster, ObjectGuiMesh и DecalMesh.

Процедурно сгенерированные объекты, такие как ObjectMeshClutter, генерируются в отдельном потоке, что значительно снижает затраты на производительность.

Вы можете получить общую информацию о потоковых ресурсах, используя консольные команды render_streaming_meshes_info и render_streaming_textures_info.

Вывод render_streaming_meshes_info.

Также можно вывести на экран список загруженных ресурсов и подробную информацию о них с помощью консольных команд render_streaming_meshes_list и render_streaming_textures_list.

Вывод render_streaming_meshes_list.

Асинхронная компиляция шейдеров#

Помимо асинхронной загрузки мешей и текстур, система потоковой передачи обеспечивает асинхронную компиляцию и загрузку шейдеров.

Для шейдеров также есть 2 режима - асинхронный (Async) и принудительный (Force). Режим Force обеспечивает принудительную компиляцию и загрузку в RAM всех шейдеров, необходимых для текущего кадра одновременно, в текущем потоке. По умолчанию используется асинхронный режим.

Примечание

Изменить режим компиляции и загрузки шейдеров можно в UnigineEditor или с помощью консольной команды render_shaders_compile_mode.

Количество компилируемых в настоящий момент шейдеров, а также количество уже загруженных в память шейдеров доступно в Performance Profiler

Вы можете ограничить количество загружаемых и выгружаемых графических ресурсов на кадр, указав соответствующие бюджеты. Используйте их, чтобы найти баланс между скоростью загрузки/выгрузки и производительностью: имейте в виду, что увеличение бюджета увеличивает производительность потоковой передачи, однако также увеличивается потребление памяти.

Регулируемые ограничения памяти и время автономной работы позволяют избежать ситуаций, когда ресурсы остаются загруженными в оперативную память или видеопамять даже после того, как они больше не используются. Они определены для мешей, загруженных в RAM/VRAM, текстур и частиц отдельно в процентах от общего объема RAM/VRAM.

Примечание

Ограничение объема памяти — это рекомендуемое значение, к которому следует стремиться. Это значение может быть превышено, если для текущего кадра требуются текстуры или меши.

Ограничение памяти связано со временем существования (lifetime): ресурсы удаляются из оперативной памяти или видеопамяти только при превышении обоих значений.

Ограничения памяти и RAM/VRAM, занимаемые потоковыми ресурсами, доступны в инструменте Performance Profiler.

Ограничения разделены косой чертой: первое значение отображает текущее использование оперативной памяти / видеопамяти, а второе — предел.

Система потоковой передачи использует кеш текстур, состоящий из минимизированных копий, созданных для всех текстур с определяемым пользователем разрешением и хранящихся в папке data/.cache_textures . Эти копии используются вместо оригиналов при загрузке.

Кеш текстур загружается при запуске движка и всегда остается в памяти после загрузки. Для обеспечения плавной загрузки и отрисовки ресурсов потоковые сущности имеют следующие приоритеты загрузки:

1. Кеш текстур
2. Геометрия
3. Некешированные текстуры (вызывают скачки, поскольку кэш текстур генерируется для них на лету; материалы с некешированными и незагруженными текстурами отображаются черными)
4. Полноразмерные текстуры

Кэш текстур может быть предварительно загружен или загружен после данных геометрии, флаг Texture Cache Preload управляет приоритетом загрузки кеша текстур.

Примечание

Если в проекте нет кеша текстур, он будет сгенерирован для всех текстур при запуске движка, что приведет к резким скачкам и резкому увеличению времени загрузки (до нескольких минут).

Информацию об объеме видеопамяти, занятом в данный момент кешем текстур, можно посмотреть в инструменте Performance Profiler.

Примечание

Поскольку все текстуры в проекте кэшируются независимо от того, используются они или нет, разумно использовать инструмент Cleaner для удаления неиспользуемых ресурсов и, таким образом, уменьшения потребления видеопамяти.

Меши могут быть загружены в оперативную память и видеопамять отдельно для более эффективной работы с геометрией. Это позволяет устранить утечки памяти: меши, участвующие в коллизиях и пересечениях, могут быть загружены в оперативную память только в том случае, если они в данный момент не отрисованы.

Существует 3 режима потоковой передачи мешей в RAM/VRAM:

• асинхронный режим, обеспечивающий асинхронную загрузку мешей;
• принудительный режим для одновременной принудительной загрузки мешей, необходимых для текущего кадра;
• режим загрузки всех мешей, доступных в проекте, при запуске приложения. На самом деле, этот режим вообще отключает потоковую передачу мешей.

Асинхронная загрузка в RAM и VRAM отличается. Даже если меш не был загружен в видеопамять вовремя, это не влияет на поведение приложения (вы можете заметить только некоторую задержку). Однако, если меш не был загружен в память вовремя, это может привести к неправильному физическому поведению объектов в сцене.

Прежде всего, мы настоятельно рекомендуем вам использовать формы (shape) для обнаружения столкновений и пересечений, поскольку это быстрее. Если по какой-то причине это вам не подходит, воспользуйтесь следующими способами:

• Загружайте меши и сохраняйте их в памяти, пока они существуют. В API некоторых объектов на основе меша эта функциональность предусмотрена. Это может частично решить проблему с некорректным поведением, однако загруженными могут оставаться только несколько мешей.

• Используйте систему предварительной выборки, которая позволяет асинхронно предварительно загружать меши, участвующие в коллизиях и пересечениях, в память перед их использованием:

  1. Установите режим предварительной выборки Radius.
  2. Укажите физический радиус (для столкновений) и/или радиус, в пределах которого рассчитываются пересечения.
  3. Укажите радиус предварительной выборки, который должен превышать значения радиуса столкновения и пересечения.

  Вы также можете предварительно загрузить все меши, для которых вычисляются коллизии и пересечения (режим предварительной выборки Full), однако это значительно увеличит использование оперативной памяти.

• API некоторых mesh-объектов, а также API класса MeshStatic предоставляют также методы, которые позволяют реализовать пользовательскую логику предварительной выборки для предварительной загрузки мешей.

Примечание

Настоятельно рекомендуется использовать формы (shape) для обнаружения столкновений и пересечений.

Асинхронно передаваемые меши не должны изменяться. Единственный способ изменить такой меш — сделать его процедурным. Процедурный меш — это меш, созданный с помощью кода, такие меши имеют определенный режим потоковой передачи — они всегда сохраняются в памяти после создания и никогда не выгружаются, пока объект не будет уничтожен через код или меш не вернется в свой обычный режим (потоковая передача из исходного файла). API объектов на основе меша позволяет переключать меш в процедурный режим и применять изменения.