ロボスタの勉強会に出席してみて、VRM(というかUniVRM)は気軽だな、と再認識したので試してみた。

せっかくなので、WebGL ビルドで。

https://bugfire.dev/VRMViewer/index.html

簡単なデバッグ用スクリーンインジケータを作りました。
ゲーム開発でよく見る奴です。

車輪の再発明というか、標準の Profiler でよくね？と思いますが、私もだいたい同意です。

• 上の白い四角がTargetFPSの範囲になります。グラフがはみ出すのは処理が間に合っていないときです。
• 赤がRender、グレーは1フレームの時間です。Editor 上のスクリーンショットなので TargetFPS とグレーが一致していませんね。
  Physics, Update, LateUpdate, Animation 等の処理別に処理時間を計測していますが、Render 以外は目立ちません。
• 下が過去60フレームの1フレームの処理時間/1フレームの時間のグラフです。
• GCがあったフレームはグラフ上で赤/黄で目立つように表現されます。

特徴

• リリースビルドでも動く(むしろ、止めたければどうにかいじってください)
• 動的なメモリ割り当て無し(例外あり、後述)
• スクリーンに描画を行うので、実機で確認可能

動的なメモリ割り当てなし

プロファイル、描画等で動的なメモリ割り当ては行なっていません。固定バッファでやりくりしています。

例外は、 yield WaitForEndOfFrame を行なっている部分で、Unity側の MoveNext () で毎フレーム16byte確保されます。
誰か防ぐ方法教えてください。

RayString

低機能なStringモドキです。使い方は例を見ればわかると思います。

var r = new RayString(100);
r.AddStr ("Foo").AddInt (10).AddStr ("Bar").AddFloat (0.5f, 0, 1);
Assert.AreEqual(r.ToString (), "Foo10Bar0.5");

上の例では、ToString ()でnew stringされていますが、char[] Bufferを参照することで動的メモリ割り当て無しで中身が取り出せます。

実装上の都合で(floatの内部表現が面倒なので)、AddFloat の精度は低いです。float の持つ精度を超える小数部の桁数を指定した場合、
C# のライブラリでは0でフィルされますが、このAPIでは精度以上の部分はゴミが入ります。

バッファが溢れそうなときは拡張を行うので、このときは動的メモリ割り当てを行います。

RayCanvas

デバッグ用簡易Canvasです。文字列と矩形しか表示しません。
Mesh 用のデータを静的に持っておくことで、動的割り当てを回避する実装になっています。
データサイズは静的になりますが、表示内容が少なくても多くてもメモリ消費も描画コストもかかります。

参照

パッケージとソースはgithubにあります。

Unity5.3, 5.4, 5.5. 5,6でパッケージを作りましたが(疲れました)、ソースは同一です。サンプルprefabをそれぞれのバージョンで生成しただけです。

圧縮

下段として通常の圧縮を試してみます。その前に、先人の知恵を見て見ましょう。

参考:.NET Compression Libraries Benchmark

何も考えずに.NETのDeflateと、性能が良さそうなLZMAを試して見ることにします。

LZMAはPublicDomainの7Zip SDKを使用します。

結果

方法	サイズ
RAW	4198973
LZ4	876341
LZMA	609787
圧縮	2381911
二段圧縮(.NET)	409940
二段圧縮(LZMA)	318962

ようやく、素のLZMAの半分くらいになりました。DeflateとLZMAは、速度とサイズのトレードオフでしょうか。

サンプルソースは、 https://github.com/Bugfire/test_assetbundlecompress に置いておきました。

追記

2016年のOSS圧縮ツール選択カタログ を読んだら、zstdのC#版が欲しくなってきました。native wrapperは存在しましたが、なんとなく。

圧縮の方針

仮定

• アーカイブ内に存在するファイルの内容は、同一オフセットには同一のデータが入ることが多い。

実装

アーカイブ全体からファイル名部分を検索するのには、有名な Boyer-Moore String Search アルゴリズムを使います。
wiki にソースすらあるので、それを参考にしても良いですが、今回は StackOverflow の記事から使用させていただきました。

参考:Search longest pattern in byte array in C#

ファイル名で区切られた領域をブロックとみなし、ファイル中の全ブロックと全ブロックを比べ、同じオフセットで同じデータ
が入る部分を抽出し、出力は、データブロックと参照ブロックが並ぶ構成にしました。頭の悪い辞書圧縮という感じです。

正確にデータ部分が抽出できれば、PVRTC/ETC1ともに8byteが1blockなので、それを利用して、オフセットによらず圧縮テクスチャ特化型辞書圧縮もできそうですが、手間をかけない方針なのでやりません。

参考:Disunity on github

結果

方法	サイズ
RAW	4198973
LZ4	876341
LZMA	609787
圧縮	2381911

大部分が同じデータなのでだいたい半分にはなりましたが、通常の圧縮をしていないのでまだまだ大きいですね。

(4)へ続く。

実験

データはUnityChanをベースに、ImageMagickでAlphaチャネルを削除しました。

$ convert portrait_kohaku_02.png -background black -alpha remove portrait_kohaku_02a.png
$ convert portrait_kohaku_01.png -background black -alpha remove portrait_kohaku_02b.png

画像サイズは2524x3189ですが、2048x2048, MipMap なしとして取り込みました。
PVRTC/ETC1の4bppを使用で、2048x2048x4/8が2枚で4MBとなります。

スクリプト

AssetBundle は以下の簡単なスクリプトで生成

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEditor;

public static class AssetBundleCompressTest
{
    static string[] _assetNames = new string[2] {
        "Assets/AssetBundleTest/UnityChan/portrait_kohaku_01a.png",
        "Assets/AssetBundleTest/UnityChan/portrait_kohaku_02a.png",
    };

    static AssetBundleBuild[] CreateBuildMap (string mode, BuildTarget target)
    {
        AssetBundleBuild[] buildMap = new AssetBundleBuild[1];
        buildMap [0].assetBundleName = string.Format ("Test_{0}_{1}.unity3d", mode, target);
        buildMap [0].assetNames = _assetNames;
        return buildMap;
    }

    [MenuItem ("AssetBundlesCompress/RunTest")]
    static void BuildAssetBundles ()
    {
        var outputPath = "AssetBundles";

        System.IO.Directory.CreateDirectory (outputPath);

        //BuildTarget.Android,
        //BuildTarget.iOS,
        var target = EditorUserBuildSettings.activeBuildTarget;
        BuildPipeline.BuildAssetBundles (
            outputPath: outputPath,
            builds: CreateBuildMap ("RAW", target),
            assetBundleOptions: BuildAssetBundleOptions.UncompressedAssetBundle,
            targetPlatform: target);
        BuildPipeline.BuildAssetBundles (
            outputPath: outputPath,
            builds: CreateBuildMap ("LZ4", target),
            assetBundleOptions: BuildAssetBundleOptions.ChunkBasedCompression,
            targetPlatform: target);
        BuildPipeline.BuildAssetBundles (
            outputPath: outputPath,
            builds: CreateBuildMap ("LZMA", target),
            assetBundleOptions: BuildAssetBundleOptions.None,
            targetPlatform: target);
    }
}

結果

方法	サイズ
RAW	4198973
LZ4	876341
LZMA	609787

2x2048x2048x4/8は4194304なので、(4198973 - 4194304) = 4669byteがヘッダ等メタデータとなりますね。

アーカイブの中身を見た感じ、未圧縮の形式では、ファイルの前にかならず、（文字列長) + (ファイル名)が、
入るようなので、ここをファイルの区切りとして圧縮を試して見ます。

(3)へ続く。