分析及提升遊戲效能

本指南說明如何分析及最佳化 Android 裝置上的遊戲效能，提供流暢的使用者體驗。內容涵蓋找出效能瓶頸、區分 CPU 和 GPU 問題，以及驗證最佳化結果。

無論遊戲多麼有趣或引人入勝，如果無法在行動裝置上順暢運作，玩家就不會喜歡，遊戲也不會成功。即使是好玩的遊戲，也可能出現每秒影格數 (FPS) 偏低或裝置過熱等問題。這些問題會讓玩家不滿意。因此，提升遊戲效能至關重要，您必須瞭解如何進行最佳化。

成效最佳化程序包含下列步驟：

評估整體遊戲效能。以每個場景為單位量化效能下降情形，找出異常狀況。
CPU 和 GPU 繫結檢查。判斷根本原因，是 CPU 還是 GPU 限制。

工具：Unreal Insight、Unity Profiler、Perfetto 和效能評估工具。
CPU 最佳化。修正發現的效能瓶頸。

工具：Unreal Insight、Unity Profiler、Perfetto 和 Simpleperf。
GPU 最佳化。修正發現的效能瓶頸。

工具：RenderDoc、Arm Mobile Studio、AGI、廠商專屬工具。
A/B 測試。進行 A/B 測試，嚴格驗證所導入最佳化措施的成效。

工具：Unreal Insight、Unity Profiler、Perfetto 和效能評估工具、CPU 或 GPU 頻率鎖定，以及 RenderDoc。
這個疊代程序 (1-5) 會持續進行，直到成功達到目標 FPS 和熱參數為止。

必要條件

準備好遊戲版本，以便在 Android 裝置上測試。
安裝下列工具：

全面分析遊戲成效

您必須檢查遊戲的整體效能，並找出任何場景效能下降或異常情況。最佳化遊戲前，請先檢查目前的效能。由於遊戲包含許多 UI 和場景，因此請分析 CPU 或 GPU 使用率偏高的場景，或效能異常的版面配置，監控效能下降情形，以及每個場景的 CPU 或 GPU 使用率。

量化效能下降程度：使用效能評估工具評估遊戲的整體效能。以場景為單位評估效能，找出效能降低或異常的特定區域。
找出有問題的場景：分析資料，找出 CPU 或 GPU 使用率偏高的場景，或是螢幕版面配置無法產生預期效能的場景。
收集追蹤資料：使用追蹤工具收集已找出問題場景的詳細效能資料。

找出 CPU 或 GPU 瓶頸

如果遊戲未達到目標 FPS，請判斷是否受 CPU 或 GPU 限制。分析 CPU 和 GPU 行為是尋找最佳化機會的關鍵，即使裝置在遊戲期間過熱或耗電量過高，也應進行分析。您可以使用各種方法，判斷系統是否受 CPU 或 GPU 限制。

分析追蹤記錄資料：使用偏好的工具分析追蹤記錄資料：
- Unreal Insight (Unreal Engine)：分析追蹤記錄，查看 GameThread、RenderThread 和 RHIThread 的時間。
  - 如果 GameThread 或 RenderThread 超過影格時間限制 (例如 30 FPS 為 33.3 毫秒)，遊戲就會受 CPU 限制。
  - 如果 RHIThread 執行時間過長或佔據大部分的影格時間，表示遊戲受到 GPU 限制。
圖 2. Unreal 洞察追蹤，包含 GameThread、 RenderThread 和 RHIThread (按一下可放大圖片)。
- Unity 分析器 (Unity)：如果主執行緒在 Gfx.WaitForPresentOnGfxThread 等標記上耗費大量時間，而轉譯執行緒顯示 Gfx.PresentFrame 或 <GraphicsAPIName>.WaitForLastPresent，則遊戲會受 GPU 限制。
圖 3. Unity Profiler 的 GPU 繫結範例 (按一下可放大)。
- Perfetto：分析 CPU 核心指派作業和執行緒執行詳細資料。透過詳細檢視執行緒執行資訊，這項分析有助於找出效能瓶頸。
- CPU 負荷：追蹤記錄指出，GameThread 和 RenderThread 的工作負載與 VSync 結合後，會導致 RHI 執行緒的 QueuePresent 延遲，因此表示這是 CPU 繫結情境。
  
  圖 4. Perfetto 追蹤記錄，其中包含 CPU 執行詳細資料 (按一下即可放大)。
- GPU 負荷：如果 GPU 完成時間超過影格時間限制 (例如 25 毫秒)，遊戲就會受 GPU 限制。追蹤記錄指出 GPU 完成時間超過 25 毫秒，這表示是受 GPU 限制的情況。
  
  圖 5. 含有 GPU 負荷詳細資料的 Perfetto 追蹤記錄 (按一下即可放大)。
使用 Unreal Engine 的 stat 指令：
- stat unit：比較分配給遊戲、繪圖和 RHI 執行緒的時間。如果「遊戲」和「繪製」時間較短，但 RHI 時間持續超過影格時間限制，則遊戲會受 GPU 效能限制。舉例來說，如果所需 FPS 為 30 (相當於每個影格 33.33 毫秒)，且「遊戲」和「繪圖」執行緒持續保持在 10 到 15 毫秒範圍內，但 RHI 持續超過 30 毫秒，則強烈建議使用 GPU 繫結情境。
圖 6. Stat 單位有助於估算 GPU 繫結條件。
- stat VulkanRHI：檢查「佇列提交」和「佇列呈現」的持續時間。
圖 7. Stat VulkanRHI 可協助估算 GPU 繫結條件 (按一下可放大)。
- stat slow：仔細檢查分配給遊戲、算繪和 RHI 執行緒的時間，找出阻礙。
查看成效指標：使用全面的遊戲成效分析結果。Android 裝置：
- CPU 限制：CPU (標準化) 使用率超過 15%，但 GPU 使用率和 FPS 偏低。
- 受 GPU 限制：GPU 使用率超過 90%。
一般來說，如果 FPS 和 GPU 使用率偏低，但 CPU 使用率超過 15%，則可視為 CPU 負載過重。

圖 8. CPU 和 GPU 用量的效能指標。