Unreal材质实例化优化

发布时间: 2025-03-24 09:25

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# Unreal材质实例化优化

本文将深入探讨Unreal引擎的材质实例化优化技术,包括实例化原理、参数管理以及性能优化策略。

## 实例化系统

### 基础架构

```cpp
// 材质实例化系统
class FMaterialInstance
{
public:
    // 创建实例
    void CreateInstance(
        UMaterial* Parent)
    {
        // 1. 复制参数
        CopyParameters(Parent);
        
        // 2. 创建资源
        CreateResources();
        
        // 3. 更新渲染数据
        UpdateRenderData();
    }
    
 private:
    // 复制参数
    void CopyParameters(
        UMaterial* Parent)
    {
        // 1. 标量参数
        for(const auto& Param : 
            Parent->ScalarParameters)
        {
            // 复制参数
            ScalarParameters.Add(
                Param.ParameterName,
                Param.DefaultValue);
        }
        
        // 2. 向量参数
        for(const auto& Param : 
            Parent->VectorParameters)
        {
            // 复制参数
            VectorParameters.Add(
                Param.ParameterName,
                Param.DefaultValue);
        }
        
        // 3. 纹理参数
        for(const auto& Param : 
            Parent->TextureParameters)
        {
            // 复制参数
            TextureParameters.Add(
                Param.ParameterName,
                Param.DefaultValue);
        }
    }
    
    // 创建资源
    void CreateResources()
    {
        // 1. 创建着色器
        CreateShaderMap();
        
        // 2. 创建渲染状态
        CreateRenderState();
        
        // 3. 创建资源视图
        CreateResourceViews();
    }
};
```

实例化特性:

1. 参数管理
   - 标量参数
   - 向量参数
   - 纹理参数

2. 资源管理
   - 着色器映射
   - 渲染状态
   - 资源视图

### 参数系统

```cpp
// 参数管理系统
class FParameterManager
{
public:
    // 设置参数
    template<typename T>
    void SetParameter(
        const FName& Name,
        const T& Value)
    {
        // 1. 查找参数
        FParameter* Parameter = 
            FindParameter(Name);
            
        if(!Parameter)
        {
            return;
        }
        
        // 2. 设置值
        Parameter->SetValue(Value);
        
        // 3. 标记更新
        MarkParameterDirty(Parameter);
    }
    
    // 更新参数
    void UpdateParameters()
    {
        // 1. 收集更新
        TArray<FParameter*> 
            DirtyParameters;
            
        GetDirtyParameters(
            DirtyParameters);
        
        // 2. 更新参数
        for(FParameter* Parameter : 
            DirtyParameters)
        {
            // 更新值
            UpdateParameterValue(
                Parameter);
            
            // 清除标记
            ClearParameterDirty(
                Parameter);
        }
    }
    
 private:
    // 更新参数值
    void UpdateParameterValue(
        FParameter* Parameter)
    {
        // 1. 获取着色器
        FShader* Shader = 
            GetParameterShader(
                Parameter);
        
        // 2. 更新常量
        UpdateShaderConstant(
            Shader,
            Parameter);
        
        // 3. 更新资源
        UpdateShaderResource(
            Shader,
            Parameter);
    }
};
```

参数系统特性:

1. 参数操作
   - 参数设置
   - 参数更新
   - 脏标记

2. 着色器更新
   - 常量更新
   - 资源更新
   - 状态更新

## 优化技术

### 批量实例化

```cpp
// 批量实例化系统
class FInstanceBatcher
{
public:
    // 批量创建
    void BatchCreateInstances(
        UMaterial* Parent,
        const TArray<FInstanceDesc>& 
            Instances)
    {
        // 1. 预分配资源
        PreallocateResources(
            Instances.Num());
        
        // 2. 批量创建
        for(const auto& Desc : 
            Instances)
        {
            // 创建实例
            UMaterialInstance* Instance = 
                CreateInstance(Parent);
            
            // 设置参数
            SetInstanceParameters(
                Instance,
                Desc);
            
            // 添加实例
            AddInstance(Instance);
        }
        
        // 3. 批量更新
        BatchUpdateInstances();
    }
    
 private:
    // 预分配资源
    void PreallocateResources(
        int32 Count)
    {
        // 1. 分配内存
        InstancePool.Reserve(Count);
        
        // 2. 分配着色器
        ShaderPool.Reserve(Count);
        
        // 3. 分配渲染状态
        StatePool.Reserve(Count);
    }
    
    // 批量更新
    void BatchUpdateInstances()
    {
        // 1. 更新着色器
        BatchUpdateShaders();
        
        // 2. 更新状态
        BatchUpdateStates();
        
        // 3. 更新资源
        BatchUpdateResources();
    }
};
```

批量优化特性:

1. 资源管理
   - 预分配资源
   - 资源池化
   - 批量更新

2. 性能优化
   - 内存优化
   - 渲染优化
   - 状态优化

### 缓存优化

```cpp
// 缓存优化系统
class FInstanceCache
{
public:
    // 缓存实例
    void CacheInstance(
        UMaterialInstance* Instance)
    {
        // 1. 创建缓存
        FInstanceCache* Cache = 
            CreateCache(Instance);
        
        // 2. 缓存参数
        CacheParameters(Cache);
        
        // 3. 缓存资源
        CacheResources(Cache);
    }
    
    // 更新缓存
    void UpdateCache(
        UMaterialInstance* Instance)
    {
        // 1. 查找缓存
        FInstanceCache* Cache = 
            FindCache(Instance);
            
        if(!Cache)
        {
            return;
        }
        
        // 2. 更新参数
        UpdateParameters(Cache);
        
        // 3. 更新资源
        UpdateResources(Cache);
    }
    
 private:
    // 缓存参数
    void CacheParameters(
        FInstanceCache* Cache)
    {
        // 1. 标量参数
        CacheScalarParameters(Cache);
        
        // 2. 向量参数
        CacheVectorParameters(Cache);
        
        // 3. 纹理参数
        CacheTextureParameters(Cache);
    }
    
    // 缓存资源
    void CacheResources(
        FInstanceCache* Cache)
    {
        // 1. 着色器资源
        CacheShaderResources(Cache);
        
        // 2. 渲染状态
        CacheRenderStates(Cache);
        
        // 3. 采样器状态
        CacheSamplerStates(Cache);
    }
};
```

缓存优化特性:

1. 缓存管理
   - 参数缓存
   - 资源缓存
   - 状态缓存

2. 更新策略
   - 增量更新
   - 批量更新
   - 延迟更新

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