Adreno Profiler分析任意安卓游戏特效+抓取资源

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Kanglai Qian 5月 16, 2015
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最近发现了一个非常好用的工具Adreno Profiler,可以用来分析安卓手机上OpenGL ES绘制过程。这个东西牛的地方在于可以抓取任何可以运行的App,而且使用起来非常方便、没有额外限制。这个工具本质上是一个OpenGL ES Draw Call Replay;如果你用过PIX或者GPA,就会感到很非常熟悉了。下图是贵易的魔天记,挂起来毫无压力233

adreno_mtj

由于这个工具是高通提供的,所以只能运行在高通芯片的安卓机上。为什么要强调这一点呢?其实其他厂商也有类似工具,但是从使用限制、方便程度上来说差太多了:

  • iOS可以用XCode自带的Frame Capture,但是这货用起来很不顺手,而且没法抓取第三方应用。
  • 其他安卓厂商也有类似的工具,例如Mali Graphics Debugger,但是使用起来比较麻烦,譬如需要越狱、上传so到系统目录之类的。

下面将具体介绍其使用,然后用两个例子来讲解,一个是抓取分析聚爆Implosion的特效绘制,另一个是用来做cocos2d-x图形性能优化。

ps. 我习惯说Draw Call(DC),工具里是Render Call,下文会混用…

环境配置

软件配置

下载Adreno Profiler并安装,需要注意以下几点:

  • Adreno SDK不是必须的,可以无视;
  • 虽然Adreno Profiler提供了跨平台版本,但这货貌似是c#的,我尝试在OSX下用Mono跑但是折腾不出来,所以最好还是Windows;
  • 需要将adb添加到系统路径,可以直接下载一个Android SDK,但是我国国情导致你不一定能很方便的下载下来;还有一种取巧的办法是所谓的xx手机助手、豌豆荚等工具目录下一般都会自带,指向adb.exe所在目录即可。

硬件配置

需要一个有高通芯片的手机,我这里强烈推荐G家亲儿子Nexus系列!如果手头没有的话,可以去淘宝买个Nexus 4,虽然是几年前的机器、不过一点都不卡,而且一千块钱都不到。

注意 目前Android 5.1上可能出现连接不稳定的情况,见官方论坛,我这边测试5.0倒是一直能用~所以如果遇到这个问题,建议降低系统版本再说。

update 评论区@Hoping White指出,通过adb shell setprop debug.egl.profiler 1命令设置属性能解决连不上的问题。

再注意 需要打开手机的开发者模式,并把电脑设为信任,偷懒的方法是用豌豆荚连一次,跟着指示做就行,驱动都自己装好了。

基础教程

如何抓取一帧

首先手机上打开游戏,运行到需要抓取的界面。然后在电脑打开Adreno Profiler,点左上角的Connect。这里有两种连接方式:手机直接插到电脑上,或者在同一个局域网内使用IP连接。准备好了之后点击Refresh,直至刷出对应的设备和应用:

adreno_connect

双击连接之后,点击Scrubber GL弹出抓取界面,然后点击Capture Frame等待即可

adreno_connect2

这样其实就完成了抓取工作,是不是感觉so easy! 下面将从例子出发,介绍具体的使用。

小技巧:抓取完成之后,可以点击上方的Save将帧数据保存成apr文件,这样可以之后Open,省的每次分析都需要连接手机、打开游戏。

基础使用

这个工具使用非常简单,核心是左下角的Render Calls。它其实是抓取了一帧中所有GL部分的调用及相关数据,然后按照绘制命令组织。当选中不同的Render Call时,工具会显示从一开始到这一个命令的绘制结果,方便看到每一个中间过程。此外,在API Calls中,还可以看到每一个Render Call之前的其他命令,包括各种对GL状态机的修改:

adreno_api_calls

从图中可以看到,在这个绘制动作前,对模板状态进行了设置,然后传了一些Uniform,并修改了顶点属性~更方便的是,具体的顶点数据什么也能直接看到!

adreno_vertex_data

如何查看、导出资源

就纹理来说,在右边可以看到所有显存里的纹理资源,点开可以看到具体的纹理参数和缩略图。在上面有一个小的按钮,可以将所有纹理都保存成一个个文件:

adreno_textures

就Shader来说,同样也是可以看到所有Program,工具还会贴心的标出所有利用了该Shader的Render Call,下面可以看到反汇编出来的指令:

adreno_shaders

就模型来说,选中一个Render Call然后Save Vertex Data就可以导出obj,但是生成的文件还需要稍微修改下才能导入,具体打开看看就懂了~

adreno_obj

我曾经把驯龙高手的地形导出之后放到Unity,毫无压力-。-

adreno_dragons

进阶使用

游戏性能优化

之前zhiwei写过Cocos2d-x+Lua游戏的优化总结,下面我从图形性能为例,来介绍需要注意的几个点~

首先需要看一下每一个Render Call干了什么,是否有意义。根据不同游戏类型,对Draw Call个数应该有个大概掌握。这个当然是越少越好啦~

  • 是否有无效Render Call,我曾经见过一个全屏绘制“无效果”,也就是屏幕内容在绘制前后结果完全一致,不知道到底干啥了…
  • 是否有绘制到屏幕外的Render Call,也就是模型在屏幕外的情况;这个其实应该是引擎自动优化掉相机范围外的物体,不过有的引擎不具有这个能力_(:з」∠)_
  • 是否有被完全挡住的Render Call,这时候需要完全干掉,不然也是会造成性能损失的;话说这个其实也应该引擎自动优化Occlusion来着(╯‵□′)╯︵┻━┻
  • 是否有能够合并的Draw Call,像Unity里有Dynamic/Static Batching技术。
  • 是否有负担比较重的API调用,譬如每帧都修改顶点数据,是否能避免或绕开。

然后需要看一下显存中的纹理数量和大小,这个肯定也是越小越好~

  • 能用压缩纹理的地方就用压缩纹理,RGB444能忍的地方就不要用RGB888;
  • 少用透明贴图,可以节约掉一个A;
  • 可以用NPOT;
  • 无用的纹理尽量不要放太多显存。

需要注意的是显存中纹理占用和包里的纹理占用不同,因为所有纹理资源在进入显存之前会进行解压操作,这就是为什么建议使用压缩纹理。

此外,Adreno Profiler还提供了Graph工具,可以看到应用的许多性能信息,用来对比不同游戏场景下负载:

adreno_graph

工具本身也提供了一些建议供参考:

adreno_suggestions

聚爆特效分析

这个其实源自我之前在知乎上的一个回答:这款游戏中 主角被遮挡部分变成半透明的效果是如何实现的?

在介绍如何绘制被遮挡部分的特效,用了一个小技巧:查看GL Context状态机,这里就可以看到ztest被改成了GREATER,也就是绘制完场景之后直接绘制被挡住的部分~

adreno_gl_context

当然,还可以点击上方的Depth切换出zbuffer查看

adreno_depth

解释刀光特效的时候,主要靠经验积累,大概看下绘制的中间结果就猜出来了-。-
本质还是一个很简单的特效。亮点在于绘制第二道刀光时,先绘制了整个场景,然后对其进行了一定的扭曲~

adreno_distort

Adreno Profiler提供了一些很方便的可视化功能,譬如选中一个纹理或者Shader,可以标记出所有使用该资源的Render Call;选中Render Call的时候会在屏幕上标记其绘制效果~

总结 嘛,总之很方便的工具一只~我现在就等着泰坦黎明的安卓版,好好分析下它咋做的啦o(╯□╰)o 泰坦黎明效果分析一二

简单的Python处理脚本

评论区有几个需要的,就贴一下~其实特别简单粗暴,只是文本替换而已

import sys
def replaceAll(filename):
f = open(filename,'r')
filedata = f.read()
f.close()
newdata = filedata.replace("#position", "v").replace("#normal", "vn").replace("#texcoord0", "vt")
f = open(filename,'w')
f.write(newdata)
f.close()
if __name__ == '__main__':
if len(sys.argv) == 1:
print("Please provide filename")
else:
files = sys.argv[1:]
for x in files:
replaceAll(x)

使用方法是python OBJ.py kongfu_01.obj kongfu_02.obj kongfu_03.obj这样直接传入文件名。至于为什么这么做,其实打开下obj文件看下最上面的注释就懂了…