Unity中的图形Bug定位及调试技巧

在使用Unity进行游戏开发时，可能会由于Shader代码处理不当或其他原因，导致游戏画面与预期效果不一致。那么，遇到这种情况该如何定位和调试Bug呢？Unite 2017 Shanghai的国内技术专场为我们解答了这个问题。今天，Unity技术支持工程师张陈渊将为大家分享在Unity中定位和调试图形相关Bug的技巧。

示例分析：不明黑色块Bug定位与调试

在讲解具体内容之前，我们先来看一个示例，画面中存在不明黑色块。接下来，我们将介绍如何定位和调试类似的Bug。

Bug定位步骤剖析

第一步是查看面片的Fragment Shader处理，这通常是最容易出现问题的环节。Fragment Shader代码较为简洁，仅包含主纹理采样和雾处理。当我们屏蔽雾处理的代码段后，画面并没有得到改善。由此可以推断，问题可能出在纹理采样时出现了黑色。

既然怀疑是采样纹理导致的黑色问题，我们可以尝试使用不同的过滤方式来观察结果。经过测试发现，点过滤和双线性过滤的效果相同，而三线性过滤的结果有所不同。由于三线性过滤会对不同MipMap层级进行线性插值，而双线性过滤和点过滤只采样一个MipMap层级，因此可以推断这个图形Bug是由MipMap引起的。

我们使用RenderDoc查看这张纹理的MipMap信息，发现Mip0正常，但Mip1为纯黑，其他Mip层级也都是纯黑。至此，问题已经明确，是MipMap不正确导致了图像错误。

图像调试基本方法总结

通过以上分析，我们可以总结出图像调试的基本方法：分析 -> 调试 -> 验证。

• 分析：这是最重要的环节，需要一定的图形学知识。
• 调试：在这个阶段，我们可以排除一些干扰因素。
• 验证：使用各种工具来检验分析结果。

示例分析：文本纹理不失真效果原理探究

有时候，我们需要调查一些图像效果的实现原理。下面来看另一个示例，文本显示效果无论文字纹理离摄像机多近，都不会产生失真，这是如何实现的呢？

首先，我们通过调试在Shader中找出关键代码。只输出纹理值时，结果与预想的一样，近处产生了失真。同时，我们发现字纹理的存储方式与常规的字纹理存储有所不同，这里的字纹理中央部分Alpha值为1，越靠近边缘的部分Alpha值越小。

经过不断调试，我们最终得出其渲染的基本原理。100和90会随着像素与摄像机的距离产生变化，从而实现无论摄像机离字纹理多近，都不会出现失真的效果。使用这种方式实现勾边效果也非常高效，只需要一个DrawCall就可完成。

在调查这个例子时，我们使用了以下方法：

• 确认关键数据，得出大致原理。
• 运行时修改Shader，编译并重新应用（RenderDoc支持）。
• Shader运行时调试，设置断点。

图形调试工具使用简介

可用于图形调试的工具众多，以下是一些较常用的工具：

• Unity Frame Debugger
• Nsight
• Visual Studio Graphics Analyzer
• RenderDoc
• Android Studio
• Apple Instruments

下面为大家介绍其中几款工具的具体用法。

• RenderDoc：[具体用法待详细介绍]
• Nsight：[具体用法待详细介绍]
• Visual Studio Graphics Analyzer：[具体用法待详细介绍]

示例分析：半透明排序问题调试

介绍完工具用法后，我们再来看一个图形Bug。对比正确结果和错误结果的两张图，可以发现这是一个典型的半透明排序问题。错误结果中，绿色的半透明面片先绘制，而黄色的面片后绘制。

我们使用Unity自带的Frame Debugger工具查看渲染顺序，发现显示的DrawCall数量为1，因此需要确认顶点的渲染顺序。使用RenderDoc可以看到，绿色的面片排在前面，所以它先绘制。最后，通过调整顶点顺序就可以解决这个问题。

总结

本文分析了几个较为常见的图形Bug，并详细阐述了从定位、借助工具调试到最终解决问题的过程。不同的调试工具各有优势，大家可以根据实际情况灵活选择。相比于工具的选择，分析过程更为重要。希望本文的内容能对广大Unity开发者有所帮助，避免图形问题成为游戏创意实现的阻碍。