株式会社サムザップは9月8日（火）、技術ブログ「Sumzap Engineering Blog」にて記事「RenderMeshPrimitivesでブロックを大量描画して動かす」を公開した。Unityの描画API「Graphics.RenderMeshPrimitives」の活用記事で、同社開発推進室のグラフィックスエンジニア・財津大睦氏が執筆。画像を最大約104万個のブロックで再構成し、GameObjectとの描画性能の比較や、Vertex ShaderとCompute Shaderによるアニメーション表現の実装方法を解説している。

ピクセル情報から画像を立体化して性能の限界を検証

本記事では、サムザップのバーチャル社員「宇田川きいろ」の画像を大量のキューブで再構成する表現を題材に、描画の高速化とアニメーションの実装を解説。まず、元画像のピクセルを一定間隔で間引くダウンサンプリングを行い、透明やほぼ黒のピクセルを除外。残ったピクセルの位置と色情報を取得し、それぞれを1個のブロックに対応させる。

最初の検証では、ブロックをUnityのGameObjectとして個別に生成し、同じメッシュとマテリアルを共有しながら配置した。この方法でも画像を再現できるが、ブロック数の増加に伴って処理負荷が急増。約10万個を表示した段階でフレームレートは約6FPSまで低下した。

RenderMeshPrimitivesの利用で約104万個のブロックでも435FPS以上に

そこで、同一メッシュの大量描画に適したAPI「Graphics.RenderMeshPrimitives」による高速化を試みている。このAPIを用いると、通常のGameObjectによる描画とは異なり、各ブロックの位置や色情報をGraphicsBufferにまとめてGPUへ転送し、シェーダ側で個々のブロックを描き分ける。CPUからブロックごとに描画命令を発行する必要がなくなり、処理負荷を大幅に削減できる。

MacBook Pro（M4 Max）、Unity 6000.5.0f1、URP 17.5.0での検証では、約10万個のブロックをGameObjectで表示すると5.7〜5.8FPSだったのに対し、RenderMeshPrimitivesでは710〜865FPSを記録。シーン全体のDraw Callも54,525回から42回に減少した。

さらに、ブロック数を約104万個に増やしてもドローコールは42回のまま、435〜439FPSを維持。なお、数値はいずれもUnity EditorのStatisticsウィンドウによる計測結果だ。

GPU処理で波や反発、重力崩壊をアニメーション表現

記事後半では、RenderMeshPrimitivesで大量描画したブロックにアニメーションを付ける方法を解説。財津氏は、動きの実装方法について「前フレームの状態が必要かどうか」が重要になると説明する。

時間の経過だけで位置を決められる動きにはVertex Shaderを使用。ブロック全体が波打つ表現や、散らばったブロックが下から順に集まり、元の画像へ組み上がる演出を実装している。

一方、前フレームの位置や速度を引き継ぐ必要がある動きにはCompute Shaderを使用。カーソルを近付けるとブロックが磁石のように反発し、離すと元に戻る表現や、ブロックが重力で崩れ落ちて山状に積もる表現を実装した。重力崩壊では物理エンジンを使わず、GPU上で落下や反発、停止を計算する。各手法のシェーダコードやC#側の処理も掲載されている。

■RenderMeshPrimitivesでブロックを大量描画して動かす（Sumzap Engineering Blog）
https://tech.sumzap.co.jp/entry/graphic-api-mass-mesh-rendering

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