Оптимизация динамических теней для мобильных устройств

Мы часто видим проекты, где на мобильном GPU Shadow Map при разрешении 2048×2048 без каскадов — прямой путь к 18 мс на фреймбуфер только на теневой пасс. На Adreno 640 это съедает тепловой лимит раньше, чем отработает основная геометрия. Тени на мобиле — не «настройте и забудьте», а постоянный балансинг между визуальным качеством и термалом. Оценим ваш проект и предложим решение под ключ за 2–4 дня.

Почему стандартные настройки Unity Shadow Distance убивают производительность на мобиле

Самая распространённая ошибка — оставить Shadow Distance на значении по умолчанию (150 м) и тип теней Hard Shadows в URP без каскадного разбиения. В результате GPU рисует теневую карту для всей видимой геометрии сцены, включая объекты в 80 метрах, которые игрок никогда не разглядит достаточно близко, чтобы оценить тень.

Второй классический кейс — использование Realtime GI с Enlighten на мобиле вместе с динамическими тенями. Enlighten пересчитывает lightmap при каждом движении источника света, что на Mali-G72 с 4 ядрами превращается в постоянные дропы до 24 FPS в моменты перехода между зонами освещения. Решение — переводить все статичные объекты в Mixed Lighting с Subtractive Mode и оставлять Realtime только на персонажах.

Каскадные тени (Cascade Shadow Maps) на мобиле тоже требуют аккуратности. Два каскада вместо четырёх на дистанциях 8/40 м вместо 10/30/60/150 м дают ощутимый прирост. Shadow Bias нужно выставлять вручную под каждую сцену — автоматическое значение URP часто даёт Peter Panning на плоских поверхностях именно из-за особенностей мобильного depth buffer (16-bit на ряде устройств).

Какой стек мы используем для оптимизации теней

Работаем в Unity URP с Custom Renderer Feature. Основные инструменты — Frame Debugger, GPU Profiler модуль в Unity Profiler, Snapdragon Profiler и Mali Graphics Debugger для захвата данных с устройства. Согласно документации Unity URP Shadow Settings, правильная настройка теневых каскадов может снизить нагрузку на GPU до 60%.

Процесс начинается с захвата baseline: FPS, GPU time, количество Shadow Caster Draw Calls. На типичном проекте с 300+ объектами в сцене Shadow Caster Pass даёт 180–220 draw calls — это уже половина рекомендованного бюджета для мобайла (400 total).

Дальнейшая работа:

• Переводим мелкие статичные объекты (камни, бордюры, декор) в Shadow Static — они попадают в статичный Shadow Atlas и не перерисовываются каждый фрейм.
• Для персонажей и динамических объектов используем Screen Space Shadows вместо Shadow Map там, где глубина сцены позволяет (работает на Vulkan/Metal).
• Настраиваем Shadow Fade Distance с плавным переходом на Blob Shadow (проецированная текстурная тень) за пределами 15 м — визуально незаметно, стоимость минимальна.
• На тайловых GPU (Adreno, Mali) включаем Early-Z Culling через правильную сортировку Render Queue: непрозрачная геометрия сначала, прозрачная — в конце.

Для VR-проектов на Quest 2/3 отдельная история — там используется Multiview Rendering (single-pass stereo), и Shadow Map рендерится один раз для обоих глаз. Но если в сцене есть Shadow Casting объекты с разными Culling Mask для левого/правого глаза, Shadow Pass рвётся на два независимых — сразу +8–12 мс. Это баг-ловушка, которую не видно в Editor. Решение — объединять Culling Mask для теней.

Как настроить Shadow Map для стабильных 30 FPS на мобайле

Пошаговый план для типового проекта:

1. Создайте новый URP Asset для мобайла: отключите Soft Shadows, уменьшите Shadow Resolution до 1024.
2. Установите Shadow Distance 30–50 м, используйте 2 каскада с распределением 60/40.
3. Для статичных объектов примените Baked Lightmap через Mixed Lighting.
4. Для динамических — включите Screen Space Shadows. Если устройство не поддерживает (OpenGL ES 3.0), вручную реализуйте Blob Shadow для объектов дальше 15 м.
5. Проверьте Render Queue: непрозрачные объекты (Geometry) должны рендериться раньше полупрозрачных (Transparent). Это активирует Early-Z Culling.

Эта методика даёт экономию GPU времени до 60% по сравнению с полным Shadow Map — разница видна на тестах: обычная карта теней на Quest 2 даёт 62 FPS, а Screen Space + Blob — 71 FPS при меньшем тепловыделении.

Что входит в работу: этапы и deliverables

Аудит сцены. Собираем данные с целевого устройства через ADB + Unity Profiler: Shadow Caster Count, GPU Shadow Pass Time, тепловой троттлинг за 5 минут нагрузки. Входит: отчёт с замером baseline и рекомендациями.

Техническое задание. По результатам аудита определяем, что можно перевести в Baked, что оставить Mixed, какой Shadow Distance реалистичен для геймплея конкретного проекта. Вы получаете документ с планом работ.

Реализация. Настройка URP Asset, Renderer Feature, Culling Groups для LOD теней, написание кастомного Shadow Caster Pass если стандартный не покрывает нужды (например, для растительности с Alpha Cutout). Входит: конфигурация проекта, код кастомных проходов, интеграция в ваш инструментарий.

Тестирование на железе. Прогоняем на минимум трёх устройствах из таргетной матрицы: low-end (Snapdragon 665), mid (Snapdragon 778G), high-end (Snapdragon 8 Gen 2). Thermal throttling тест — 15 минут непрерывной игровой сессии. Входит: протокол тестирования.

Профилирование и финальная итерация. Сравниваем с baseline, при необходимости — дополнительный проход по Blob Shadow fallback. Пишите — оценим проект за 1 день. Наш опыт: 5+ лет в мобильной графике, 50+ успешных проектов с Unity URP.

Как оптимизировать тени на VR-устройствах?

Для VR (Quest 2/3) используем single-pass stereoscopic rendering, что уменьшает Shadow Pass вдвое. Но ключевое — не допускать раздвоения Shadow Pass из-за разных Culling Mask. Также применяем Screen Space Shadows для ближнего плана (до 10 м) и Blob Shadows для дальнего. Это даёт стабильные 72 FPS без теплового троттлинга.

Сравнение подходов:

Наши инженеры настраивают оптимальный баланс под конкретный проект. Свяжитесь с нами для консультации.

Стоимость рассчитывается индивидуально после аудита проекта и анализа требований.

Типичные ошибки, которые мы видим в проектах

Не выставлен Render Shadow Maps per-object — все объекты рендерят Shadow Map независимо от расстояния до камеры, хотя дальние объекты можно убрать через ShadowCastingMode.Off на уровне LOD2.

Использование Light.shadowCustomResolution = 4096 в скрипте без проверки SystemInfo.graphicsMemorySize — на бюджетных телефонах с 2 ГБ RAM это гарантированный краш при низкой памяти.

Смешение MSAA x4 с Dynamic Shadows на одном Render Target на старых Mali — драйвер переходит в software fallback, FPS падает в 2–3 раза. На эти устройства нужно принудительно ограничивать MSAA x2 или отключать через QualitySettings.antiAliasing.

Получите консультацию — мы проанализируем ваш проект и предложим решения. Закажите бесплатный аудит.

VR и AR разработка

Когда мы впервые запускаем проект в VR-гарнитуре, большинство команд сталкивается с одним и тем же: технически всё работает, но в гарнитуре либо укачивает, либо руки «плавают» с задержкой, либо сцена выглядит дёрганой на периферии взгляда. Это не баги в привычном смысле — это следствие того, что VR/AR разработка требует другого подхода к архитектуре рендера, взаимодействию и UX с самого начала проекта. Наш опыт — более 7 лет в геймдеве, 15+ завершённых VR/AR-проектов для Meta Quest, SteamVR, PSVR2, HoloLens.

Платформы и SDK

Работаем со всем актуальным стеком. OpenXR используем как базовый слой везде, где это возможно — он даёт кроссплатформенность между Meta, Valve Index, HP Reverb и другими PC VR-устройствами (OpenXR на Wikipedia). Поверх OpenXR строим на XR Interaction Toolkit (Unity) или VR Expansion Plugin (Unreal).

Как минимизировать укачивание при локомоции в VR?

Locomotion — главный источник motion sickness для неопытных VR-пользователей. Согласно исследованиям, около 70% пользователей испытывают дискомфорт при неправильной настройке движения (Oculus Developer Guidelines). Teleportation — стандартный способ навигации, когда плавное передвижение нежелательно.

Компоненты из XR Interaction Toolkit: TeleportationArea, TeleportationAnchor, TeleportationProvider. Базовая реализация работает «из коробки», но для продакшна дорабатываем её в четыре шага:

1. Настройка XRRayInteractor с изогнутым лучом (Bend Ray) — дуга телепортации выглядит натуральнее прямого луча, лучше считывается пользователями.
2. Добавление валидной зоны приземления — визуальный индикатор меняет цвет при наведении на препятствие (красный/зелёный).
3. Внедрение fade transition — плавное затухание экрана (black fade) перед телепортом снижает дезориентацию.
4. Rotation snapping — после телепорта предлагаем snap-поворот на 45° или 90° вместо плавного, что снижает риск укачивания.

Для проектов, где нужна плавная локомоция (экшн-игры, симуляторы), используем comfort settings: виньетирование при движении, снижение FOV во время ускорения. Настройки доступны пользователю в меню — разные люди имеют разный порог чувствительности.

Как сделать захват объектов в VR физически реалистичным?

Это самая недооценённая часть VR-разработки. Клиенты часто воспринимают её как «просто анимация рук», но на практике — сложная система, где физическая корректность, отзывчивость и комфорт вступают в противоречие.

Grab (захват)

XR Interaction Toolkit предоставляет три типа Interactable для захвата:

• XRGrabInteractable — стандартный захват, объект следует за контроллером через физический joint или direct position/rotation
• XRSimpleInteractable — для объектов без физического перемещения (кнопки, рычаги)
• Кастомные Interactable через наследование от XRBaseInteractable

Attach Transform — часто игнорируемая деталь. У каждого Interactable должен быть правильно настроенный Attach Transform (точка, к которой рука «прилипает»). Без него рукоятка пистолета окажется по центру меша, а не там, где её держат.

Для оружия и инструментов с двуручным захватом — отдельная система TwoHandGrab: ведущая рука определяет позицию, вторая — ориентацию. XR Interaction Toolkit поддерживает это через XRTwoHandGrabInteractable или кастомную логику с двумя Attach Points.

Throw (бросок)

Почему velocity smoothing критично для реалистичного броска? Проблема в том, что Rigidbody.velocity в момент отпускания контроллера отражает мгновенную скорость, которая часто некорректна из-за дискретизации трекинга. Пользователь делает быстрое движение запястьем — а объект летит вдвое медленнее.

Решение: velocity smoothing за последние N кадров (типично 5-10 кадров, ~80-160 мс при 60 Hz) перед отпусканием. XR Interaction Toolkit делает это через VelocityEstimator. Дополнительно применяем velocity scaling multiplier — небольшое умножение скорости (1.2-1.5x) делает броски субъективно более удовлетворительными. Угловую скорость (для объектов, которые должны крутиться в полёте) тоже усредняем аналогичным образом.

AR: Plane Tracking и работа с окружением

AR добавляет другой класс проблем — работу с реальным, непредсказуемым окружением. AR Foundation — кроссплатформенный слой поверх ARKit и ARCore. Большинство базовых функций (plane detection, raycasting, image tracking, face tracking) доступны через единый API.

Plane Detection

ARPlaneManager обнаруживает горизонтальные и вертикальные плоскости. Практические нюансы:

• Инициализация занимает время — пользователь должен осмотреть помещение, пока система строит карту. Нужен явный onboarding с инструкцией «медленно поводите камерой по поверхностям».
• Плоскости нестабильны — их границы и позиция обновляются по мере накопления данных. Объекты, размещённые на плоскости, нужно привязывать через parenting к ARPlane, а не к мировым координатам.
• Слияние плоскостей — два обнаруженных сегмента пола могут слиться в один, что двигает якорь. Для критичных якорей используем ARAnchor вместо прямой привязки к плоскости.

Оптимизация для VR: фреймрейт и комфорт

VR требует стабильного высокого фреймрейта. Около 60% времени разработки в мобильном VR уходит на оптимизацию, а не на функционал — ретрофит в два раза дороже правильной архитектуры с первого спринта.

Single Pass Instanced Rendering

Главная оптимизация рендера в VR. Без неё сцена рендерится дважды (для каждого глаза), что удваивает draw calls. Single Pass Instanced рендерит оба глаза за один проход через instancing: geometry обрабатывается один раз, шейдер получает два view/projection matrix через GPU instancing. Включается в Unity через XR Plug-in Management > Rendering Mode: Single Pass Instanced. Важно: кастомные шейдеры должны поддерживать SPI — стандартные URP/HDRP шейдеры поддерживают, кастомные HLSL требуют правки (UNITY_SETUP_STEREO_EYE_INDEX_POST_VERTEX и связанные макросы). Применение этой техники сокращает количество draw calls на 40-50%.

Foveated Rendering

На Meta Quest доступен Fixed Foveated Rendering (FFR) — снижение разрешения на периферии кадра, где острота восприятия ниже. Настраивается через OVRManager или Meta XR SDK:

OVRManager.fixedFoveatedRenderingLevel = OVRManager.FixedFoveatedRenderingLevel.High;
OVRManager.useDynamicFixedFoveatedRendering = true;

Dynamic FFR автоматически повышает уровень при просадке фреймрейта — удобнее фиксированного в сценах с переменной нагрузкой.

IPD и Comfort Settings

IPD (Inter-Pupillary Distance) — расстояние между зрачками, влияет на восприятие глубины. На программируемом уровне в большинстве устройств доступно только чтение IPD (OVRPlugin.GetSystemDisplayFrequency), физическая настройка — на гарнитуре. Для приложений с точным позиционированием (медицинские симуляторы, тренинги) учитываем IPD в расчётах масштаба сцены.

Haptics

Тактильный фидбек — недооценённый инструмент. Даже простой вибрационный отклик при захвате объекта или попадании значительно повышает ощущение присутствия. В среднем интеграция тактильных паттернов занимает 30–80 часов на проект.

XR Haptics через OpenXR:

var hapticImpulse = new UnityEngine.XR.HapticCapabilities();
InputDevice device = InputDevices.GetDeviceAtXRNode(XRNode.RightHand);
device.SendHapticImpulse(0, amplitude: 0.5f, duration: 0.1f);

Для сложных паттернов (тактильная «текстура» поверхности при прикосновении, нарастающая вибрация при натяжении тетивы лука) используем Meta Haptics Studio — позволяет дизайнить haptic-клипы визуально.

Что входит в разработку VR/AR-приложения

При заказе проекта под ключ мы предоставляем:

• Архитектурный документ с описанием стека, логики рендера и системы взаимодействия
• Рабочий прототип (MVP) для тестирования на целевом устройстве
• Интеграцию необходимых SDK (Meta XR, OpenXR, AR Foundation и др.)
• Оптимизацию под целевые частоты 72/90/120 Hz с профилированием draw calls и FPS
• Тестирование на физическом оборудовании (Quest, SteamVR, HoloLens) с привлечением пользователей
• Полную документацию по сборке, деплою и поддержке
• Обучение команды заказчика (воркшоп по работе с XR Toolkit)
• Гарантийную поддержку в течение 1 месяца после сдачи

Что влияет на стоимость и сроки

VR/AR проекты дороже обычных игр аналогичного объёма. Итерации медленнее — каждую правку нужно тестировать в гарнитуре, эмулятор не передаёт реальный опыт. Motion sickness вынуждает переделывать часть концептуальных решений после первого плейтеста. Оптимизация занимает существенную долю времени — для мобильного VR (Quest) до 60-70% цикла. Для проектов под Quest начинаем оптимизацию с первого спринта. Стоимость интеграции базового SDK (XR Interaction Toolkit) обычно варьируется от 200 000 до 600 000 рублей в зависимости от объёма кастомных Interactable. Средний бюджет полного проекта под Quest составляет от 1 500 000 до 4 000 000 рублей.

Получите консультацию по вашему проекту — оценим задачу, стек и сроки. Закажите разработку VR/AR-приложения под ключ с гарантией стабильного фреймрейта.