모바일 게임 성능 최적화 방법 보고서

🔎 목차

Profiling
Memory
Adaptive Performance
Programming and code architecture
Project configuration
Assets
Graphics and GPU optimization
User interface(UI)
Audio
Animation
Physics

Profiling

프로파일러 : 애플리케이션의 성능 정보를 알려주는 툴이다.

1. 맹목적으로 하지 말 것.

프로파일러를 켜서 성능측정을 하고, 어디서 병목현상이 나오는지 정확하게 확인을 해야하고 최적화에 들어가야한다.
성능이 하락한다고 무작정 리소스 변경을 요청하지말고, 어떤 부분에서 성능 저하가 있었는지 확인해라.
프로파일링의 주 책임자는 프로그래머라는점을 잊으면 안된다.

2. 출시 직전에 프로파일링하면 일이 크게된다.

마지막 다 되어서 빌드할 때가 되었을 때 프로파일링하면 문제가 생긴다.
예를 들어 모든 개발을 마치고 프로파일링을 해봤는데 쉐이더에서 성능 이슈가 났다고 가정하자.
이미 거의 다 한 프로젝트에 리소스들을 갈아엎어야하는 상황이 발생한다. 일정이 다 미뤄지는 문제가 발생한다.


수시로 프로파일링을 해야한다.
그래야 출시 막판에 가서 불상사가 생기지 않는다.

3. 프로파일링할때 타겟 디바이스에서 돌려야한다.

PC성능, 휴대폰의 성능이 다르기때문에 각 디바이스에서의 병목지점이 달라진다.
에디터에서 측정한 성능은 러프한 용도로 볼 수는 있지만, 실제 기기에서의 상황은 다르다는 것을 알아야한다.

여러 디바이스에서 돌아가야하기 때문에 최저 디바이스를 정하여 돌아가는지 테스트를 진행하라.

iOS는 Xcode / 안드로이드는 안드로이드 스튜디오에서 제공하는 프로파일러를 추천한다.

4. 측정 단위

성능 측정을 할 때 보통 FPS로 많이 따진다. 그러나 FPS 측정치는, 러프하게 볼수있는 탐지수치긴 한데, 병목을 탐지하고 병목을 수정하고 병목에 대한 해결책을 세우기에는 좋은 수치는 아니다.
프로파일러를 보면 ms 로 많이 나와있다. 성능 측청시에 ms로 성능 측정을 하는것이 좋다.

FPS = 1000/ms (1초에 몇프레임을 그리냐)
ms = 1000/FPS (1프레임을 그리는데, 얼마만큼의 시간이 필요하나?)

예를들어서
30ms가 측정되었고
렌더링에 5ms / 업데이트 5ms / 물리처리 20ms 로 측정되었으면. 하면 딱 봤을 때 물리연산부분에서 최적화하는것이 좋겠다라고 판달할 수 있다.

5. CPU/GPU 병목 구분하여 봐라

측정을 할 때 CPU 바운더리의 문제인지, GPU 바운더리인지 체크를 해야한다.
CPU GPU 병렬적으로 돌아가기 때문에, CPU 최적화해도 GPU 성능 변화가 없다. 그래서 CPU 병목인지 GPU 병목인지 봐야한다.

6. Device 온도

PC에서는 디스크 대빵큰거 웽~ 하며 돌아간다.
근데 모바일은 쿨러가 없다. 냉각판정도로 아주 작은게 있을뿐이다. 발열에 취약할수밖에 없다.

폰이 뜨거워지면 프로세서는 성능을 낮춰버린다.(열을 낮추고 기기를 보호하기위해) -> 스로틀링

Memory

메모리 적인 측면에서 모바일이 PC 보다 취약하다.

PC에는 CPU, RAM, Storege가 구성되어있다. 
RAM 이 8G 짜리라고 가정하고, 게임 16기가짜리를 돌렸다고 가정하자. 안돌아갈 것 같지만 돌아간다. 왜냐면 Storege의 메모리를 활용하기 때문이다. 웬만해서 프로그램이 죽지 않는다.

모바일은 칩 하나에 다 꾸겨 넣다보니 일단 RAM이 아주 작다. 
그리고 PC에서 있었던 저장장치의 일부를 저장공간으로 활용하는 그런 기능이 없다. 
즉, 8기가 램을 끼웠는데 게임 8기가짜리 돌리려하면 프로그램이 죽어버린다.

가비지컬렉터를 염두할 것.

C#은 가비지컬렉터로 자동으로 메모리를 관리한다.
C++은 delete로 프로그래머가 메모리 해제를 직접 해줘야하는 것과 다르다.
가비지 컬렉터는 제너레이션 단계를 거쳐 쭉 돌아가며 ref 카운트를 돌리면서 카운트가 0인 요소를 날려버린다.
주기적으로 이렇게 돌아가니 성능에 영향이 있을 수 밖에 없다.

또한 메모리의 할당과 해제가 반복되다보면 메모리가 이빨빠진 모양이 된다.(메모리 단편화문제)
가비지컬렉터는 이빨빠진 부분을 재배치해서 빈칸들을 없애버린다. (메모리 압축기법)
이 또한 연산이 많다.

결론적으로 C#을 사용하며 메모리 할당을 신나게 하면 안된다.
메모리 할당이 일어나면 일어날수록 GC의 부담이 많아지므로 할당을 최대한 줄여야한다.

string 사용을 최소화

예를 들어서 Json, XML 파싱하는 프로젝트를 하게되면 문자열 많이써서 계속 GC의 타겟이 된다.
이 대안으로 사전 빌드단계나 사전 단계를 거쳐 데이터를 읽어서 스크립터블 오브젝트나 에셋 데이터로 변환해서 데이터를 사용해야한다.

또 다른 예로 다음과 같은 코드가 있다고 하자.

m_Animator.SerBool("Jump",true);

애니메이터 jump를 false로 한다. 이 부분에서 string 매개변수로 넘겨주기때문에 가비지 컬렉터 대상이다
근데 만약 이 스크립트를 update문에 써버리면 성능저하가 매우 많이될 것이다.
이 경우에는 id를 들고와서 사용하도록 하자.

코루틴 같은 경우에도. yeild return new.. 이렇게 반복적으로 사용해서, 가비지컬렉터 작동된다. 그래서 캐싱을 해서 쓴다면 가비지가 발생하지 않을것이다.

Adaptive Performance

안드로이드폰같은 경우 쓸 수 있다.
가변적인 퍼포먼스 조절할 수 있다.

(1) 명시적으로 휴대폰 뜨거운지 알수있고
(2) 스로틀링이 빠지는 상황인지, 직전인지, 아닌 상황인지 알 수 있다.

결론적으로 퍼포먼스를 컨트롤 할 수 있다.

Programming and code architecture

프로그래밍 코딩할때 신경써야하는 부분이다.

1. 유니티의 생명주기를 확실히 알 것.

순서를 알고 있어야 성능을 좀 더 신경쓰면서 코드를 작성할 수 있다.

2. 빈 함수를 쓰지 말자.

MonoBehavior 스크립트를 상속받아 썼을 때, Update함수가 코드블럭이 비어있어도 선언만 되면 성능을 먹고있다.

void Update()
{

}

빈 함수는 제거하는게 좋다. 에디터에서만 돌아가는 로직이 있으면,

#if UNITY_EDITOR
void Update()
{
  
}
#endif

이렇게 define으로 막아버려야한다. 이렇게 해야 최종 릴리즈때는 포함이 안된다.

3. Debug.Log의 함정

Debug.Log를 릴리즈모드로 배포를하면 호출안되는줄 많이들 알고있는데, 아니다. 빌드파일에 다 들어간다.

4. Get/Add Component 주의점

컴포넌트를 실시간으로 붙였다 떼었다 하는것이 성능을 많이먹는다. AddComponent 동적으로 하면 안좋다.
게임 오브젝트 컴포넌트를 GetComponent로 얻어왔고 자주쓰인다면 캐싱해놓고 쓰는게 좋다. 매 프레임마다 GetComponent 하면 성능을 먹는다.

private Renderer myRenderer;
void Start()
{
  myRenderer = GetComponent<Renderer>();
}

void Update()
{
  Func(myRenderer);
}

5. 메모리풀

모두가 알고있듯이 오브젝트 풀링을 해야한다.
예를 들어 슈팅게임 같은 경우 총알을 매번 new 하는게 아니고, 한꺼번에 만들어놓고 재활용해서 써야한다.

주의점 : activePool 껍데기 root에 오브젝트를 만들고, 또 DisabledPool 비활성화된 오브젝트들 옮기고 이런식으로 root를 왔다갔다하면 이쁘게 하이어라이키 창이 정렬되긴하겠지만 setParent 라는것을 통해서 여기저기 리페어런팅된다. 즉, 성능을 먹는다.
웬만하면 안하는게 낫다.

6. 스크립터블 오브젝트

적극권장한다.
공통적인 속성을을 묶어 쓴다.

상속 구조로하면 코딩할떄는 구조적으로 예쁘겠지만, 성능적으로 안좋을수있다. 파라미터가 많을수록 직렬화가 일일이 다 된다. -> 성능이슈
스크립터블 오브젝트는 에셋이고, 직렬화가 이미 되어있는 아이이기때문에 그걸 가져다쓰면, 성능적으로 이득이다.

Project configuration

1. 프로젝트 설정창

끄거나 줄여라. -> 내가 안쓰는것같으면 끄거나 줄이면 된다.

플레이어 퀄리티세팅, Auto Graphics API(OpenGL 버전별로켜져있음) 이런거도 안쓰는건 꺼버려라.
물리쪽도 필요없는건 꺼야한다.

유니티 공간과 물리공간이 따로있어서, 게임 오브젝트와 물리공간이랑 동기화를 시켜주는 과정이 있다.
보통은 그 동기화시켜주는게 FixedUpdate에서 보통 진행을 한다.

Auto Simulation, Auto SyncTransforms 이게 강제로 동기를 해주는거여서, 물리가 중요하지 않는 게임이면 꺼주는게 좋다.

2. 타겟 프레임레이트

발열이 심해져도 성능이 떨어진다는 의미이다.
액션게임이면 타켓 프레임 40-50 이런거
퍼즐게임이면 타겟 프레임 30

프레임 레이트를 조절하여 발열과 효율성 퍼포먼스를 좋게해라.

3. 하이어라이키가 점점 커지는거 멈춰라

씬 안에 막

이런식으로 구조가 있다고 하면 A 오브젝트를 움직이면 아래 깔려있는 애들도 transform 재연산이 되어야한다.
그럼 한번 A 오브젝트를 움직였을 뿐인데 딸려있는 트랜스폼 연산이 엄청 많아지는 것이다.
그래서 하이어라이키를 복잡하게 하면 할수록 성능이슈가 생긴다는 것이다.

하이어라이키가 단순하면 단순할수록 효율적으로 돌릴 수 있다.

4. Transform 한번만

만약 한 캐릭터 안에 move.cs, Jump.cs, Dash.cs, Dodge.cs 있다고 가정하자.
이 스크립트를 까봤더니 모두 트랜스폼을 건들이고 있다고 하면, 한 플레이어를 처리하기 위해서 트랜스폼 연산이 엄청 많이 매번 일어나게 되는것이다.

또한 코드 작성할때

transform.position- = ...
transform.rotation- = ...

이러면 한줄한줄 다 재연산일어난다. (두번 일어난다.)


한번에 처리되는 함수를 잘 활용하자.

Assets

이미지나 사운드들이 포맷이 다양한데, 유니티 입장에서는 포맷을 다시 변환하게 되므로 원본 포맷 어떤것인지는 성능에 상관없다.

1. Texture 세팅

Texture 설정을 플랫폼별로 오버라이드를할수있다. (세팅을 해줄 수 있다)

*) 텍스쳐 사이드는 2의 n승으로 해야한다. (POT)

이건 웬만하면 끄는게 좋다.
데이터를 읽을때, SSD, HDD 가 있으면 RAM에 올리고, VRAM(비디오 메모리,GPU메모리)에 올리게 된다.
GPU메모리에 올린것은 CPU 메모리에서 날려버린다.
하지만 이 Read/Write Enable을 체크하면 CPU 메모리에 없애지않고 그대로 남아있게 한다.
결론적으로는 메모리가 두번 올라가있기때문에 앵간하면 끄는게 좋다.

MipMap은 512 텍스쳐가 있으면, 245, 129... 복사본들을 만드는것을 말한다.
그럼 메모리영역이 33% 뻥튀기가 된다.

하지만 3D 게임에서는 멀리있는 오브젝트 가까히 있는 오브젝트가 많은 연산없이 처리되기 때문에 런타임 효율, 메모리 효율적인 측면에서 필요하다.
그런데, 2D게임에서는 일반적으로 꺼야한다!! 필요가 없기 때문이다.

2. Mesh 세팅

매시도 임포트 세팅할때 파라미터 많다.
Compress the mesh -> 압축하는 것. 데이터 정밀도를 떨어뜨리는거긴하다. 빡세게하되, 시각적 품질차이를 보면서 해야해야한다.
Disable Read/Write 메시를 동적으로 조작하는게 없으면, 기능 끄는것이 좋다. 텍스쳐랑 똑같은 관점이다.

안쓰는것같다 하면 꺼야한다.
스키닝 연산이 없으면 rig를 끄면 된다. 블랜드 쉐입(캐릭터 표정 등)안사용하는 매시면 꺼버린다. (배경건물, 미사일 오브젝트면 끄면된다.)

Tangent -> 노멀맵을 사용하지 않으면 탄젠트 끄면된다.

매번 이렇게 껏다 켰다 할수는 없으니(실수할수도) AssetPostprocessor 라는게 있다. 이걸쓰면 자동화할 수 있다.

Graphics and GPU optimization

최신버전부터는 URP가 기본이다. 기존 파이프라인보다는 URP가 성능이 좋다.

1. Batch your draw call

URP에서는 드로우콜 절약할 수 있다.
배칭은 드로우콜을 절약할 수 있는 기법이다.

• 스태틱 배칭 : 예를 들어 움직이지 않는 배경 오브젝트들은 스태틱배칭으로 처리
  

2. 프레임 디버거를 사용해라.

프레임 디버거 : 드로우콜을 디버깅 할 수 있는 기능이다.

3. 동적 라이트를 많이사용하는것을 피해라

동적 라이트는 성능영향을 많이 끼친다는것을 염두하자.
스태틱 라이트, 라이트맵,라이트프로브를 권장한다.

라이트맵 -> 라이트의 결과물을 텍스쳐로 저장해놓는것이다.
실시간 연산이 들어가는것이 아니어서 효율적이다. -> 정적인 오브젝트에게만 사용할수있음.

라이트프루브 -> 동적인 오브젝트에 라이트를 표현할 때 사용한다.
어떤 공간에 라이트 결과물을 저장해놓고 오브젝트가 지나가면 오브젝트가 라이트프루브의 영향을 받는다. 섬세한 표현은 불가능하겠지만, 빛의 변화를 표현할 수 있다.

4. 그림자는 꺼라.

웬만해서 끄는게좋다 드로우콜과 GPU 성능을 많이 먹는다.

5. LOD 쓰면 좋다

LOD : 가까히 있는것은 자세히, 멀리있는 것은 뭉그러져 표현하는 기법

6. 오브젝트 컬링

오클루젼 컬링 : 안보이는 오브젝트는 그리지 않는 것이다. (랜더링을 거치지 않는것)

문제는, 광활한 야외에서는 이런 경우는 많지 않다. 그럼, 비효율적일수도있다. 가려진건없는데 괜히 연산한다고 안좋을수도있으니 상황에 따라 잘 쓰자.

7. 카메라 사용 제한을 두자.

실제 카메라가 컬링연산을 하는데, 카메라를 여러개 두면 컴링연산이 중복으로 일어난다.(시네머신 카메라는 해당하지 않는다.)

8. Renderer.material 조심하자.

이걸 호출하는 순간 복사본이 만들어진다.
비행기가 2개가 있고 같은 mat을 사용하고 있다고 가정하자.
근데 만약 비행기 1에서 Render.mat-을 호출하면 복사가 일어나고 두 비행기가 같은 amt를 사용하지 않게된다. 즉 배칭이 깨져버린다.

만약 복사본 안만들어지게 하고싶으면 Renderer.sharedMaterial 를 사용하면된다.

9. 리플렉션 프루브는 최소화하자.

라이트 프루브는 비용이 싸다 얘는 숫자만 저장되기 때문이다. 숫자 9개만 저장되어서 가볍다.
하지만 리플렉션 프루브는 6면의 텍스쳐가 저장된다.
컨셉은 비슷하지만 저장되는 결과물이 다르기때문에 성능 차이가 많이난다.

User interface

1. 캔버스를 신경 쓰자

드로우콜 배칭은 캔버스 단위로 이루어진다.
캔버스 안에서 하나의 버튼이 변하게되면, 캔버스 안에 있는 다른애들도 폴리곤을 구성하기위해서 다 바꿔줘야 한다.
그래서 캔버스 안에 동적인 아이들 정적인 아이들 섞으면 비효율적이고, 동적인 부분 모아놓은 캔버스/정적인 부분 모아놓은 캔버스 나눠야 성능적인 부분에서 좋다.
여러개의 캔버스를 나누는게 효율적이다.

2. 보이지 않는 UI 요소는 꺼라

보이지않는 UI 요소는 꺼주는게 좋다.
캔버스 영역 밖에 버튼이 있다가 화면안으로 들어갔다 나왔다 하는거면 캔버스 밖에 있어도 연산이 되어서 안쓰면 꺼줘야좋다.

3. 인터렉션이 일어나지 않는 요소의 레이캐스트는 끄자

인터렉션이 안일어나는 요소들의 레이캐스트는 꺼줘라.

캔버스에서 많은 요소가 있는 상태에서 하나의 버튼만 레이를 쓰다고 가정하면 캔버스 레이를 꺼주고 버튼에만 데이캐스터를 붙여줘야 성능적으로 효율적이다.

레이캐스트 타갯도 안쓰면 꺼줘야한다.

4. 레이아웃 그룹같은 경우는 피하는게좋다.

얘는 동적으로 연산하고있어서 안쓰는게 좋다.

Audio

1. 모바일은 웬만하면 mono로 세팅해라.

스트레오를 괜히 둬서 메모리 뻥튀기 할 필요가 없다.

2. 무슨 포맷이어도 상관없는데, Wav 포맷 권장한다.

원본이 뭐든 상관없이 압축 다시하기때문에 그냥 wav 파일 쓰는게 제일 손실이 적을테니까 이거 쓰는게 좋다

3. 압축 포맷 설정

Compression FOrmat(압축포맷) 은 디폴트로 Vorbis를 쓰면 된다.
짧은사운드같은 경우는 ADPCM 쓰면된다.

4. 로드타입 설정

로드타입
Decom- Load : 압축을 다 풀어서 메모리에 올린다. (비효율적) 작은사운드만 적용 하자.
Compre -Me : 압축한 상태로 메모리를 올린다. 중간크기의 사운드를 얘로 적용하자
Streaming : 배경음(용량이 큰 아이들)을 Streaming으로 하면된다.

5. 볼륨 0인 요소는 메모리에서 날려라

볼륨 0 이어도 연산처리된다. 그냥 메모리에서 날려버리자

Animation

제네릭이냐, 휴머노이드냐

휴머노이드는 제네릭보다 30%~50% 더 메모리를 사용한다.
메모리 효율적으로는 제네릭이 좋긴하다.

Physics

1. Prebake Collision Meshes 체크하는게 좋다.

충돌처리하기위한 내용들을 바닥이나 벽에 로딩타임에 미리 구워놓는 기능이다. 효율적이다.

2. Collision Matric 충돌처리 사용해서 행렬 체크하는것이 좋다.

-> 연산비용을 줄일 수 있다.

3. 콜라이더는 기본도형 콜라이더를 쓰는게 좋다.

매시콜라이더는 최적화할수있는 여지들이 사라진다.