XR 3D 资产管线与格式优化

1. 立体渲染 → 顶点与 DrawCall 开销翻倍
   同一模型左右眼各渲染一次（或单 Pass 实例化），
   顶点处理量约为普通渲染的 1.1~2 倍。

2. 帧预算短 → 90 Hz 只有 11.1 ms
   PC 上 16.6 ms 的预算在一体机上要砍掉三分之一。

3. 内存小 → 纹理与网格必须精打细算
   移动设备共享内存约 8 GB，留给 GPU 纹理常只有数百 MB。

4. 加载即体验 → 首屏黑屏直接劝退
   用户戴着头显等加载，没有任何其他事可做，等待感被放大数倍。

一体机资产的四个预算（可作为规范下发）：
  GPU：单帧三角面 ≤ 100 万（含立体），DrawCall ≤ 200
  内存：纹理 ≤ 300 MB，网格 ≤ 100 MB
  包体：基础包 ≤ 1 GB，首包 ≤ 300 MB
  加载：首屏 ≤ 3 s，场景切换 ≤ 2 s

选型规则：
  Unity / Unreal / WebXR 项目     → glTF（或引擎原生格式）
  iOS 手机 AR 快速预览            → USDZ
  visionOS 原生应用               → USDZ / RealityKit
  用户 UGC 导入（社交 VR）        → VRM（基于 glTF 的扩展）

实践：管线以 glTF 为「中间格式」，导出时按目标平台再转 USDZ。

# 用 gltf-pipeline 做 Draco 压缩
npx gltf-pipeline -i scene.glb -o scene_draco.glb \
  --draco.compressionLevel 7 \
  --draco.quantizePositionBits 14 \
  --draco.quantizeNormalBits 10 \
  --draco.quantizeTexcoordBits 12

# 用 gltfpack 做 meshopt 压缩（解码更快）
npx gltfpack -i scene.glb -o scene_packed.glb -cc -tc

压缩参数的经验取值：
  位置量化 14 bit  → 精度约 1/16384，对厘米级模型足够
  法线量化 10 bit  → 法线精度够用，再高收益递减
  UV 量化 12 bit   → 防止纹理接缝错位
  压缩级别 7       → 再往上收益很小，编码时间陡增

1. 自动减面（Decimation）
   工具：Blender Decimate、Meshoptimizer simplify、Simplygon
   目标：在视觉损失可接受的前提下砍掉 50%~80% 面

2. 手工重建（Retopo）
   高模 → 低模重拓扑 + 法线烘焙
   质量最好，成本最高，只用于主角资产

3. 程序化简化（Procedural LOD）
   按屏幕占比动态生成
   适合程序化内容（地形、植被）

# meshoptimizer 的 simplify 命令（保留 UV 与法线）
gltfpack -i hero.glb -o hero_lod.glb -si 0.3 -sa
# -si 0.3 → 保留 30% 的三角形
# -sa    → 允许调整顶点顺序以提升缓存命中

LOD 切换的工程要点：
  1. 切换阈值带滞回（Hysteresis），避免在边界抖动
  2. 切换时做「交叉淡入」或几何 Morph，避免突跳
  3. 用屏幕占比（Screen Coverage）而非距离做判据，
     因为 FOV 与分辨率不同的设备，同样距离的占比不同
  4. LOD 资产的加载要按需，不要一次性全部驻留内存

# 用 toktx 转 ASTC（KTX2 容器，供引擎与 WebXR 使用）
toktx --t2 --encode astc --astc_blk_d 6x6 --astc_quality 2 \
      --genmipmap albedo.png albedo.ktx2

# 用 astcenc 直接压 ASTC（质量/速度可调）
astcenc -cl -medium albedo.png albedo.astc 6x6 1.0

纹理预算的分级（一体机）：
  角色贴图：2048，ASTC 6x6
  环境贴图：2048，ASTC 8x8（远景细节少）
  小物件：  1024 或 512
  法线贴图：1024，ASTC 6x6
  UI 贴图： 1024，ASTC 4x4（文字需高保真）

原则：
  1. 优先标准着色器（URP Lit / Unlit），避免自定义
  2. 单物体尽量单材质单 Pass
  3. 慎用透明（Transparent）—— 排序开销大且易出现排序错误
  4. 慎用高开销特性：实时阴影、屏幕空间效果、多层视差

着色器变体爆炸（Shader Variant Explosion）：
  一个着色器按「关键字组合」编译出成百上千个变体，
  包体膨胀、首次使用时编译卡顿。
  对策：
    □ 剔除无用变体（Unity 的 Shader Variant Collection）
    □ 用变体预编译（Warmup / PSO 预创建）
    □ 关闭不用的关键字组合

# Unity URP 的着色器变体剔除配置（示意）
shaderVariantCollection:
  - shader: Universal Render Pipeline/Lit
    keywords:
      - "_NORMALMAP"
      - "_ALPHATEST_ON"
    # 只保留项目实际用到的组合

骨骼数控制：
  ≤ 60 根骨骼 → 蒙皮开销可控
  手指骨骼（每手 15~21 根）是主要开销来源
  社交 Avatar 的远处 LOD 可合并手指骨骼

动画压缩：
  1. 降采样：30 Hz 采样通常足够，60 Hz 无必要
  2. 关键帧精简：移除曲线上线性段内的冗余关键帧
  3. 量化：四元数 16 bit/分量
  4. 曲线拟合：用少量控制点 + 插值表达
  5. 共享动画：多个实例共享同一动画片段，不各自拷贝

动画内存估算：
  60 骨骼 × 每骨骼 4 分量四元数 × 4 字节 = 960 字节/帧
  30 Hz × 10 秒动画 = 300 帧 → 约 288 KB
  若每个角色都有独立动画，内存迅速累积
  → 大量同类角色应共享动画资源

# 典型转换链路（源 DCC → 中间格式 → 引擎资产）
# 1. Blender 导出 glTF
blender --background --python export_gltf.py -- hero.blend

# 2. 压缩与优化
gltfpack -i hero.glb -o hero_opt.glb -cc -tc -si 1.0

# 3. 纹理转换
toktx --t2 --encode astc --astc_blk_d 6x6 hero_albedo.png hero_albedo.ktx2

# 4. 校验（面数、纹理尺寸、骨骼数是否超预算）
python3 validate_asset.py hero_opt.glb --max-tris 50000 --max-tex 2048

工具链的工程要求：
  □ 幂等：同一输入重复执行得到相同输出（可复现构建）
  □ 可批处理：整目录一次性处理
  □ 有校验：超预算的资产直接失败，而不是静默通过
  □ 有报告：输出面数、纹理、包体变化，供评审
  □ 版本锁定：工具版本写进 CI 配置，避免「本地能跑、CI 不行」

首屏加载的拆解（目标 ≤ 3 s）：
  应用启动 + 引擎初始化：0.5~1.0 s（难压缩）
  着色器变体预编译：      0.3~0.8 s
  首场景资产加载：        0.5~1.5 s
  首帧渲染准备：          0.2~0.5 s

优化重点在「首场景资产」：
  只加载用户第一眼看到的资产
  其余资产延后到场景内异步加载

减少首屏资产的手段：
  1. 首屏用低分辨率纹理，进场景后再替换为高清
  2. 首屏只加载可见的 LOD0，其余 LOD 延后
  3. 把「进入房间」与「加载房间内容」解耦，
     先让用户看到一个加载中的空间（有反馈），再填充内容

流式加载的三个粒度：
  1. 场景级：按关卡/房间切换整块资产
  2. 区域级：按用户位置加载附近区块（开放世界）
  3. 资产级：按 LOD 与可见性加载纹理 Mipmap

实现要点：
  □ 异步加载（Async）避免主线程阻塞，否则掉帧
  □ 预加载：在用户移动方向的前方提前加载
  □ 卸载：离开区域后释放，但要留缓冲防抖动
  □ 内存上限：设置硬上限，超限时按优先级淘汰

// 优先级驱动的资产加载队列（示意）
void RequestAsset(string key, int priority) {
    // priority 越小越先加载：当前可见=0，邻近=1，远景=2
    if (_loaded.Contains(key)) return;
    _queue.Enqueue(new Request(key, priority, Time.time));
    _queue = _queue.OrderBy(r => r.priority).ToList();
}

async Task LoadLoop() {
    while (true) {
        if (_queue.Count == 0) { await Task.Yield(); continue; }
        var req = _queue[0]; _queue.RemoveAt(0);
        await LoadAsync(req.key);          // 不阻塞主线程
        if (MemoryOverBudget()) EvictLRU(); // 超限则淘汰最久未用
    }
}

# validate_asset.py 的核心检查（示意）
import sys, pygltflib

MAX_TRIS = 50000
MAX_TEX  = 2048
MAX_BONES = 60

def validate(path):
    g = pygltflib.GLTF2().load(path)
    errors = []
    for mesh in g.meshes:
        tris = sum(g.accessors[p.indices].count // 3
                   for p in mesh.primitives)
        if tris > MAX_TRIS:
            errors.append(f"{mesh.name}: {tris} tris > {MAX_TRIS}")
    for img in g.images:
        if max(img.width, img.height) > MAX_TEX:
            errors.append(f"{img.name}: texture too large")
    for skin in g.skins:
        if len(skin.joints) > MAX_BONES:
            errors.append(f"skin bones {len(skin.joints)} > {MAX_BONES}")
    if errors:
        print("\n".join(errors)); sys.exit(1)

CI 中的资产门禁：
  □ 面数 / 纹理尺寸 / 骨骼数上限
  □ 材质数量与着色器变体数量
  □ 包体增量（对比上一版本，防止悄悄膨胀）
  □ 未引用资产（死资产）检测
  □ 命名规范（贴图后缀 _albedo / _normal 等）

格式与压缩：
  □ 以 glTF 为中间格式，按平台转 USDZ
  □ 加载敏感用 meshopt，包体敏感用 Draco
  □ 量化：位置 14 bit、法线 10 bit、UV 12 bit

网格与 LOD：
  □ 每个主要资产配 LOD0~LOD3
  □ 按屏幕占比切换，带滞回
  □ 减面以「剪影不失真」为下限

纹理：
  □ 移动端统一 ASTC 6x6，UI 用 4x4
  □ 静态共现物件打图集降 DrawCall
  □ 生成完整 Mipmap 链

材质与动画：
  □ 优先标准着色器，单材质单 Pass
  □ 着色器变体剔除 + 预编译
  □ 动画共享优先于动画压缩

工具链与 CI：
  □ 导出脚本化、幂等、可批处理
  □ 资产校验进 CI，超预算即失败
  □ 包体增量门禁