【Unity Optimize】使用图集（Sprite Atlas）优化项目

1 图集（Sprite Atlas）介绍

Unity中的图集（Sprite Atlas）是一种用于优化游戏性能和内存的纹理集。Sprite Atlas 可以应用于 2D 和 3D 项目中的 UI、粒子系统、贴图等等。

使用Unity可以很方便地创建Sprite Atlas，只需要创建一个Sprite Atlas GameObject，然后将纹理分配给它。在创建Sprite Atlas时，需要将纹理名称按角色或功能组织好，并设置好导入设置。随着纹理的添加，Unity会自动按照最优布局将它们分配到Sprite Atlas上，以便GPU可以批量处理而不是单独处理它们。而如果纹理不能完全填充Sprite Atlas，则可以将多个Sprite Atlas组合在一起以最大化空间利用。

2 创建与配置Sprite Atlas

2.1 创建Sprite Atlas

2.1.1 Unity2D项目

在Unity 2D的项目中，在Project面板中Assets文件夹处右键Create → 2D → Sprite Atlas，创建一个Sprite Atlas。

2.1.2 Unity3D项目

在Unity 3D的项目中，需要在设置中开启图集，在Project面板中才能创建Sprite Atlas。
菜单栏Edit → Project Settings → 左侧栏找到Editor → 右侧找到Sprite Packer，其中Mode属性根据需要进行选择（默认是Disabled）。

另外，还需要安装2D Sprite包，菜单栏Window → Package Manager：

包安装完成后，也是同样的方法创建Sprite Atlas：

2.2 配置Sprite Atlas

在Project面板中点击新建的Sprite Atlas，观察其Inspector面板的属性：

• Type：Master或Variant。将 Master Sprite Atlas 和 Variant Sprite Atlas 相结合可以极大地简化 2D 游戏资源的管理。

  • Master：Master Sprite Atlas 包含一组 Sprite，以及所有 Sprite 公用的纹理信息。在创建和编辑 Master Sprite Atlas 时，不需要考虑具体的解析度或平台，只需要将 Sprite 以及 Sprite 的纹理材质添加到其中即可。Master Sprite Atlas 中将 Sprite 打包到同一个纹理中，来增加 Sprite 的渲染效率。
    

  • Variant：Variant Sprite Atlas 利用 Master Sprite Atlas，并将其分配给不同的平台或解析度，生成各种不同的纹理变体。Variant Sprite Atlas 由预配置的 Platform-specific Sprite Atlas 生成，这些预配置可能考虑到最终运行的平台和设备。其中，修改Scale可改变Sprite Atlas的分辨率。
    

• Include in Build：是否将 Sprite Atlas 包含在构建中。

  • 如果该选项未勾选，则 Sprite Atlas 不会包含在构建中，并且需要在游戏中手动加载。
  • 如果该选项勾选，则 Sprite Atlas 将自动包含在构建中。

• Allow Rotation：是否允许旋转 Sprite。

  • 若勾选，打包器可以旋转 Sprite 来尽可能地填充空白区域。
  • 建议勾选来提高打包效果。

• Tight Packing：是否启用精确包装技术。

  • 若启用，打包器会更精确地计算 Sprite 的边界，但也会占用更多的内存。
  • 对于资源比较紧张的情况，建议关闭。

• Alpha Dilation：是否应用 Alpha Dilation 过滤。这对于提高 Sprite 的渲染质量非常有用，例如，在精灵放大时防止出现锯齿状的边缘。

• Padding：设置打包 Sprites 时的填充量，用于控制 Sprites 相互之间的距离，避免 Atlas 中 Sprites 之间相互重叠或发生边角过渡， 可以设置为 2、4 或 8 像素。

• Read/Write：是否允许 Sprite Atlas 中纹理的读写操作。

  • 如果不需要修改 Sprite 的像素数据，建议关闭此选项以提高性能和内存占用。

• Generate Mip Maps：是否生成 Mipmap。

  • 如果游戏需要远距离呈现纹理，建议启用此选项以提高图像质量和性能。

• sRGB： 是否启用 sRGB 格式。

  • 如果勾选该选项，则使用 sRGB 格式；否则，将使用线性格式。

• Filter Mode：设置 Sprite Atlas 的纹理过滤模式，可以选择Trilinear、Bilinear 或 Point。

  • 在 Trilinear 模式中，使用三个 MIP 来平滑渐进细节。
  • 在 Bilinear 模式中，使用两个 MIP来平滑渐进细节。
  • 在 Point 模式中，则显示 Texture 中最接近目标像素的 Texel。

• Show Platform Settings For：指定各个平台的配置。可以设置各个平台支持的纹理分辨率、最大 Sprite 尺寸等。

  • Max Texture Size：纹理的最大分辨率。在选择时，需要考虑到各种设备的能力和支持分辨率的差异。
  • Format：纹理的格式。通过选择不同格式，在质量、大小和运行时性能之间找到最佳平衡。
    • Automatic： Unity 默认的设置。它允许 Unity 自动选择最适合的像素格式。在大多数情况下，这是最佳选择。
    • RGBA 32 bit：这是最常见的像素格式之一，包含 RGBA 四个通道。使用这种格式可以提供最高的图像质量，但是也会需要更多的内存和带宽。
    • RGB 16 bit：这种格式使用更少的内存，但同时也会占用更少的带宽。它只包含 RGB 通道，因此如果图像不需要 alpha 通道时，可选择该格式。
    • RGB 24 bit：这种格式也只包含 RGB 通道，但是它的每个通道比 RGB 16 bit 更精细，所以占用的空间也更大。
    • R 8：这种格式只包含一个通道，因此它主要用于存储高度图、灯光图等单通道数据的纹理。
    • R 16 bit：这种格式也只包含一个通道，但是每个通道都使用更多内存来储存更高的精度。
    • Alpha 8：这种格式只包含 alpha 通道，对于只需要一些简单的透明度信息的情况下，Alpha 8 是最合适的选择，因为它只占用很少的内存。
  • Compression：压缩质量。可以根据需要选择Low Quality、Normal Quality和High Quality。压缩质量越高，代表压缩的压缩率越高，但同时也会对纹理的质量产生更明显的影响，可能会导致图像细节的损失。高质量的压缩会导致更大的纹理大小，这可能会在某些平台上导致性能问题。
  • Use Crunch Compression：是否选择使用零延迟压缩（Crunch Compression）算法。这种算法可以以更小的体积存储纹理，同时保留更高的品质和更短的加载时间。但是，Crunch 压缩需要一些时间来进行压缩，因此可能会增加构建时间。

• Objects for Packing：将 Sprite Atlas 的 Sprites 打包到哪个 Atlas 中。

  • 可以选择文件夹，纹理或单个Sprite。
  • 如果留空，则 Unity 将尝试将 Sprite 打包到所有的 Sprite Atlas 中。

• Pack Preview：点击该按钮即可显示 Unity 将如何布置 Sprite 的预览。
  

2.3 注意事项

• UGUI打包Sprite Atlas不能勾选Tight Packing，否则Sprite会重叠显示。
  • UGUI 是基于矩形的图形渲染，因此它对每个子图片都使用一个矩形进行渲染。如果勾选了 Tight Packing 选项，UGUI 将会使用紧凑堆叠的方式将矩形放置在一起。然而，如果子图片是非方形或者存在旋转，则这种堆叠方式会导致矩形相互交叉，使显示效果不正确。
• 而Sprite Renderer可以勾选Tight Packing。
  • Sprite Renderer 在处理 Sprite 图集时，会基于 Sprite 的非透明部分生成网格，因此可以使用旋转和/或紧密堆叠的 Sprite。Sprite Renderer 组件的 Tight Packing 选项只是为了节省纹理的空间占用，它不会影响 Sprite 的显示效果。
• Spine的图集PNG打包到 Unity 的 Sprite Atlas 中，因为内存会变两份，
  • Spine 是直接读取图集 PNG，并不会自动关联到 SpriteAtlas 里的图片。将 Spine 图集 PNG 打包到 Unity 的 Sprite Atlas 中会导致内存占用变成两份，造成资源浪费。

3 Sprite Atlas的接口

Sprite Atlas 提供了一些接口，可以方便地创建、管理和访问 Sprites，以下是 Sprite Atlas 的常用访问接口示例，参考API接口-SpriteAtlasExtensions：

using UnityEditor;
using UnityEditor.U2D;
using UnityEngine;
using UnityEngine.U2D;

public class AtlasAPI : MonoBehaviour
{
    public Texture2D[] textures; // 存储图片的数组

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        // 创建 SpriteAtlas
        SpriteAtlas spriteAtlas = new SpriteAtlas();

        // 将图片添加到 SpriteAtlas
        foreach (Texture2D texture in textures)
        {
            // 创建 Sprite 对象
            Sprite sprite = Sprite.Create(texture, new Rect(0, 0, texture.width, texture.height), Vector2.zero);
            // 添加到 SpriteAtlas 中
            spriteAtlas.Add(new Sprite[] { sprite });
        }

        // 将创建的 SpriteAtlas 保存为 .spriteatlas 文件
        AssetDatabase.CreateAsset(spriteAtlas, "Assets/NewSpriteAtlas.spriteatlas");
        AssetDatabase.Refresh();

        // 获取当前平台的名称
        spriteAtlas.GetPlatformSettings(GetPlatformName(EditorUserBuildSettings.activeBuildTarget));
        // 修改对应平台上的图集设置
        spriteAtlas.SetPlatformSettings(new TextureImporterPlatformSettings
        {
            maxTextureSize = 2048,
            textureCompression = TextureImporterCompression.CompressedHQ,
            format = TextureImporterFormat.Automatic,
        });

    }

    string GetPlatformName(BuildTarget target)
    {
        string platformName = "";
        switch (target)
        {
            case BuildTarget.Android:
                platformName = "Android";
                break;
            case BuildTarget.iOS:
                platformName = "iPhone";
                break;
            case BuildTarget.PS4:
                platformName = "PS4";
                break;
            case BuildTarget.XboxOne:
                platformName = "XboxOne";
                break;
            case BuildTarget.NoTarget:
                platformName = "DefaultTexturePlatform";
                break;
            default:
                platformName = "Standalone";
                break;
        }
        return platformName;
    }
}

4 Sprite Atlas的优化建议

以下是一些使用 Sprite Atlas 优化游戏的建议：

• 将相同尺寸和类型的 Sprite 放在同一个 Sprite Atlas 中。

• 压缩 Sprite 像素格式。

• 允许旋转 Sprite 会增加 Sprite Atlas 中可以打包的精灵数量。

• 确保 Sprite Atlas 大小不会超过硬件设备支持的最大纹理大小。

• 在运行时按需异步加载和卸载 Sprite Atlas。