Unity SetPassCall和DrawCall的区别是什么

在 Unity 中，SetPassCall 和 DrawCall 是两个密切相关但含义不同的性能指标。简单来说：

• SetPassCall ：指的是 GPU 渲染状态的切换次数（例如换了一个材质球或 Shader 的某个 Pass）。

• DrawCall ：指的是 CPU 向 GPU 发送绘制命令的次数（每次命令绘制一批图元，如一个网格）。

🔍 详细区别

维度	SetPassCall	DrawCall
本质	切换渲染管线状态（如混合模式、纹理、着色器参数）	提交几何体绘制指令
触发条件	当前要绘制的物体使用的材质/Shader Pass与上一个物体不同	每次绘制一个 Mesh / 一批 Mesh (如 SRP Batcher 合并后)
开销特点	通常比 DrawCall 更昂贵，因为刷新 GPU 内部状态流水线	每个 DrawCall 也有 CPU 准备数据、调用 API 的开销
如何降低	按材质排序，让相同材质的物体连续绘制	合批（静态/动态批处理、GPU Instancing、SRP Batcher）

📌 举一个经典的例子

假设有 3 个物体：

• 物体 A：材质 M1（使用 Shader 的 Pass 0）

• 物体 B：材质 M1（使用 Shader 的 Pass 0）

• 物体 C：材质 M2（使用 Shader 的 Pass 0）

按顺序 A → B → C 绘制：

• 绘制 A：SetPassCall (切换到 M1-Pass0) + DrawCall (绘制 A)

• 绘制 B：因为材质还是 M1-Pass0，不会产生新的 SetPassCall ，只有 DrawCall (绘制 B)

• 绘制 C：材质变成 M2-Pass0，产生一次新的 SetPassCall + DrawCall

结果：3 个 DrawCall，2 个 SetPassCall。

如果乱序绘制（A → C → B），就会产生 3 个 SetPassCall → 性能更差。

🎯 对性能优化的指导意义

• SetPassCall 过高 ⇒ 需要按材质/Shader Pass 对渲染队列进行排序（Unity 默认做了，但透明物体需格外注意）。

• DrawCall 过高 ⇒ 需要合并模型（静态批处理）、启用 GPU Instancing 或 SRP Batcher（URP/HDRP 下非常有效，能大幅减少 SetPassCall 和 DrawCall 两者的 CPU 开销）。

💡 在 Unity 中如何查看

• Frame Debugger：直观展示每一帧的 SetPassCall 和 DrawCall。

• Statistics 面板 ：显示 Batches（大致等于 DrawCall 数）和 Saved by batching（合批节省的次数），但没有直接显示 SetPassCall 数。URP 的 Rendering Debugger 中可以看到 SetPass 计数。

🧠 先回顾：SetPassCall 为什么昂贵？

SetPassCall 是 GPU 从一个渲染状态（例如混合模式、深度测试、使用的 Shader Pass）切换到另一个状态的指令。每次切换都会导致：

• GPU 内部流水线刷新，丢失已准备好的并行状态。

• CPU 需要重新绑定纹理、常量缓冲区、着色器程序等。

SRP Batcher 的核心目标就是大幅减少 SetPassCall，它可以做到：不管场景中有多少种不同材质 (Material) 的物体，只要 Shader 支持 SRP Batcher，每个 Shader Pass 在整个帧中只需要一次 SetPassCall。

⚙️ SRP Batcher 工作原理（简化版）

传统批处理（如静态/动态批处理）试图减少 DrawCall，但无法减少 SetPassCall。而 SRP Batcher 通过 持久化绑定 和 属性分离 来工作：

1. 属性分离：

   • Per-Object (每个物体的专属属性)：位置、缩放、自定义颜色等存在一个快速更新的常量缓冲区 (UnityPerDraw)。

   • Per-Material (材质共享的属性)：纹理、基础颜色、光滑度等存在另一个缓冲区 (UnityPerMaterial)。

2. 持久化绑定：

   • 当 Shader 兼容 SRP Batcher 时，Unity 会在 CPU 端建立数据缓冲区，并把材质属性绑定到 GPU 的固定槽位（slot）。

   • 渲染物体时，Unity 只需调用一次 SetPassCall 来设定 Shader Pass，然后为每个物体只更新 UnityPerDraw 数据并发出 DrawCall。材质属性不需要重新上传（除非材质真的改变了）。

结果：即使有 1000 个使用不同材质的物体，每个材质也只会产生 1 次 SetPassCall（而不是 1000 次）。

✅ SRP Batcher 对 Shader 的要求（兼容性条件）

要使 Shader 被 SRP Batcher 接纳，必须满足以下条件（否则会自动回退到传统路径，产生大量 SetPassCall）：

1. Shader 必须部署在 SRP （URP 或 HDRP）中

   内置渲染管线 (Built-in) 不支持 SRP Batcher。

2. 所有材质的属性（纹理、float、color 等）必须声明在名为 UnityPerMaterial 的 CBUFFER (Constant Buffer) 内

   • 不能使用传统统一变量（uniform float _XXX）直接暴露。

   • 不能使用 MaterialPropertyBlock 中的非 CBUFFER 属性？实际上 MaterialPropertyBlock 也可以工作，但每个物体如果修改了相同 CBUFFER 里的属性，就会破坏批次？SRP Batcher 允许 Per-Object 修改材质属性，通过每物体更新 UnityPerMaterial 的实例数据，依然兼容。但性能略有下降，但仍比传统方式好。

3. Shader 中不能使用以下非兼容特性：

   • 在顶点着色器中使用 mul(UNITY_MATRIX_MVP, ...) 这种旧式宏（现在用 UnityObjectToClipPos 是安全的）。

   • 使用 #pragma multi_compile 产生的较多 variant 不影响（SRP Batcher 可以处理）。

   • 使用几何着色器或曲面细分着色器（部分情况可以，但官方建议谨慎）。

   • 修改渲染状态（Cull, ZTest 等）不影响兼容性。

   • 使用 material.GetFloat 等脚本频繁修改材质属性 时，只要修改后材质版本不同，批次仍可能分裂，但 SRP Batcher 会按材质实例分组，每组一次 SetPassCall，而不是每个物体一次。

4. Shader 必须声明正确的名称空间（适用于手动编写） 。

   例如：

CBUFFER_START(UnityPerMaterial)
    float4 _MainTex_ST;
    half _Metallic;
CBUFFER_END

在 ASE 中生成 SRP Batcher 兼容的 Shader

Amplify Shader Editor 从 1.7.x 版本 开始支持一键生成兼容 SRP Batcher 的 Shader。具体操作：

1. 创建新 Shader 时选择正确的模板

• 在 Unity 中右键 → Create → Amplify Shader → 选择 URP 或 HDRP 模板（不能选 Built-in 模板）。

• 建议选 Lit（光照）或 Unlit。ASE 会自动生成符合 SRP Batcher 规范的代码。

2. 检查 Shader 的主设置（在 ASE 编辑器中）

• 打开你的 Shader 图，点击 空白处 或查看 Node Properties。

• 找到 Shader Settings 部分的 SRP Batcher 属性框：

  • Enabled：必须勾选（新版本中 URP/HDRP 模板默认勾选）。

  • Check Built-in：保持勾选可以检测非兼容特性并给出警告。

3. 确认所有材质节点都位于 "Global" 或 "Property"？

实际上 ASE 会自动将材质属性（Float/Range/Color/Texture 等）放置到 UnityPerMaterial CBUFFER 中，前提是：

• 这些节点的 Type 设置为 Property （不要误设为 Global，除非你明确需要全局变量）。

• 并且节点的 Variable Mode 默认就是 Create，由 ASE 统一管理。

重要 ：如果你手动添加了 Custom Expression 节点且访问了某个 uniform 变量但未通过 CBUFFER 声明，可能会导致 SRP Batcher 失效。尽量使用 ASE 内置节点。

4. 避免使用不兼容的功能

• 不要在 ASE 中启用 Geometry Shader（除非你明确知道并接受失去 SRP Batcher 支持）。

• 尽量不要使用 Custom Material Data 功能（如 VertexOffset 中动态访问材质属性可能导致问题，但这些通常也是兼容的，取决于具体代码）。

5. 构建并测试兼容性

• 生成 Shader 后，在场景中运行，打开 Frame Debugger (Window → Analysis → Frame Debugger)。

• 勾选 "Enable"，观察渲染事件。

• 对于兼容 SRP Batcher 的物体，Frame Debugger 中会显示 "SRP Batch" 标签，并且 SetPass 调用次数非常少（每个 Shader Pass 一次）。

• 如果不兼容，会显示 "Fallback" 或 "No SRP Batch"。

⚠️ 常见陷阱与误区

误区	真相
SRP Batcher 能减少 DrawCall	不，它主要减少 SetPassCall。DrawCall 数可能不会变少（甚至可能略多），但因为 SetPass 大幅减少，CPU 总体开销下降。
只要勾选 SRP Batcher 就万事大吉	还需要确保 Shader 中没有使用非 CBUFFER 的属性 。比如通过 float4 _MyColor; 直接定义（未包在 CBUFFER_START 里）就会破坏兼容性。ASE 生成的代码通常安全，但如果你混入手动代码或某些老旧节点，可能出问题。
MaterialPropertyBlock 会完全破坏 SRP Batcher	不完全。如果 MaterialPropertyBlock 修改的是 PerMaterial 缓冲区中的属性，那么每个物体依然需要单独更新该缓冲区，但 SetPassCall 依然只有一次，只是 CPU 更新数据的开销会增加（仍然比传统方式快）。
Shader 变体 (multi_compile) 会破坏 SRP Batcher	不会。SRP Batcher 能处理 keyword 变体，但切换 keyword 依然可能引起 SetPassCall（因为实际 Shader 代码改变了）。不过通常比传统切换材质更快。

📈 性能实测对比（举例）

场景	传统管线 (Built-in)	SRP Batcher (URP)
100 个物体，各不相同的材质	100 SetPass + 100 DrawCalls	1 SetPass + 100 DrawCalls (SetPass 近乎消除)
1000 个物体，10 种材质（每种 100 个实例）	1000 SetPass（因为未排序） + 1000 DrawCalls	10 SetPass + 1000 DrawCalls（大幅降低）
使用 MaterialPropertyBlock 每物体改颜色	每物体 SetPass（传统模式） + 1000 DC	1 SetPass + 1000 DC（但每物体更新 per-object 数据）