[FA] 自定义Animator更新进度的实现与测试

记录环境

• Unity 2021.3.21f1
• Timeline 1.6.4

问题背景

  为了解决[RS] Timeline踩坑(3)：多轨道播放不同步中【案例1：执行时长差异】的问题，我想了一个处理方案：

我们自己在脚本里更新Animator，禁用Unity默认的行为。
保证Animator、TML都是以30fps的固定时间步执行。

// 停止Animator自己身的更新
animator.playableGraph.SetTimeUpdateMode(DirectorUpdateMode.Manual);

private const float Step = 1 / 30f;
private float _total = 0;

void Update()
{
    _total += Time.deltaTime;
    while (_total >= Step)
    {
        _total -= Step;
        foreach (Animator animator in _animators)
        {
            animator.Update(Step);
        }
    }
}

  经测试，用上面的代码可以达到目的，但是有严重的性能问题。我在红米6上进行测试，同时更新30个Animator，每帧主线程耗时能高达30ms，这是完全无法接受的。（耗时参考下图）
  从Profiler的性能对比来看，自定义的更新比Unity内部更新，耗时多出了2倍，性能差距非常大。但是在观察Profiler的Timeline模式时，子线程(Job)做的事情耗时并没有很高。我们推测性能差距主要不在于多线程，而是执行次数。

• 固定30fps执行频率，会在一个Unity帧里执行多次动画模拟，耗时自然要多几倍
• 自己的脚本是循环每个Animator逐个执行它们的Update，Unity内部可能有类似批处理的方式

  带着这个推测，我们确实也找到了Unity给出的解决方案_[1]，下面是核心实现。

用AnimatorControllerPlayable将多个Animator连接到一个PlayableGraph上，然你通过这一个PlayableGraph批量更新所有的Animator

private const float Step = 1 / 30f;
private float _total = 0;

private Animator[] _animators;
private PlayableGraph _globalAniGraph;

void Awake()
{
    _globalAniGraph = PlayableGraph.Create("GlobalAnimatorGraph");
    _globalAniGraph.SetTimeUpdateMode(DirectorUpdateMode.Manual);

    _animators = GetComponentsInChildren<Animator>();
    for (int i = 0; i < _graphs.Length; ++i)
    {
        Animator animator = _animators[i];
        var playable = AnimatorControllerPlayable.Create(_globalAniGraph, animator.runtimeAnimatorController);
        var output = AnimationPlayableOutput.Create(_globalAniGraph, animator.name + "Output", animator);
        output.SetSourcePlayable(playable);
    }
}

void Update()
{
    _total += Time.deltaTime;
    while (_total >= Step)
    {
        _total -= Step;
        _globalAniGraph.Evaluate(Step);
    }
}

性能对比图

  上图是我做的几种性能测试，都是在红米6上，同时执行30个Animator。从左到右依次是：

1. Unity默认的Animator自动更新
2. 以30fps的固定帧率在脚本里，逐个调用Animator.Update（最上面代码的做法）
3. 以30fps的固定帧率，用一个PlayableGraph更新所有Animator（第2段代码的做法）
4. 用一个PlayableGraph更新所有Animator，每个Unity帧只执行一次

  从结果看，做法4的性能跟原生(做法1)的几乎一致。做法3与2相比也有比较大的提升。为了解决不同步问题，需要的做法是3，但由于一帧内执行的Evaluate次数多，它仍有很高的性能消耗。所以，暂时不准备落实到项目里。

参考文章：

[1] Prevent Animator from auto updating?
[2] PlayableGraph Evaluate performance/best practices