unity-performance

Unity のパフォーマンス最適化

概要

Unity ゲームのプロファイリングと最適化を体系的に行う方法です。プロファイリングツール、CPU／GPU の最適化、メモリ管理、レンダリングの最適化、プラットフォーム固有の考慮事項を扱います。

プロファイリングツール

ツール	表示される内容	使用する場面
Unity Profiler	フレームごとの CPU、GPU、メモリ、オーディオ、物理演算	パフォーマンスの問題が発生した際の最初の調査
Frame Debugger	ドローコールの内訳、シェーダー／マテリアルの状態	レンダリングのボトルネック
Memory Profiler	ヒープスナップショット、テクスチャ／メッシュのメモリ使用量	メモリリーク、メモリの肥大化
Profile Analyzer	キャプチャの比較、統計分析	最適化の前後の比較
Physics Debugger	コライダーの可視化、接触点	物理演算のパフォーマンス

Profiler のワークフロー

1. Development Build と Autoconnect Profiler を有効にしてビルドします
2. 対象デバイス上でプロファイリングします（Editor 上ではなく、Editor のオーバーヘッドによって結果が歪むため）
3. ボトルネックのカテゴリを特定します：CPU バウンド、GPU バウンド、またはメモリ不足
4. 問題の原因となっているシステムを詳しく調べます
5. 最適化し、再度プロファイリングして比較します

Profiler の読み方

If frame time > 16.6ms (60 FPS target):
  CPU timeline > GPU timeline -> CPU-bound
  GPU timeline > CPU timeline -> GPU-bound
  GC.Alloc column shows per-frame allocations -> GC pressure

スパイク（単発の遅いフレーム）と、高い時間が継続する状態（ベースラインが重すぎる状態）を確認します。

CPU の最適化

フレームごとの割り当て（GC）を減らす

アンチパターン	修正方法
Update 内での string + string	StringBuilder を使用するか、キャッシュします
フレームごとの new List<T>()	一度だけ割り当て、Clear() して再利用します
ホットパスでの LINQ	手動のループに置き換えます
フレームごとの GetComponent<T>()	Awake/Start でキャッシュします
フレームごとの GameObject.Find()	参照をキャッシュするか、イベントを使用します
ジェネリックではないコレクションに対する foreach	for ループまたはジェネリックコレクションを使用します
SendMessage() / BroadcastMessage()	直接呼び出し、イベント、またはインターフェースを使用します
値型のボックス化	ジェネリックコレクションを使用し、object へのキャストを避けます

オブジェクトプーリング

public class ObjectPool<T> where T : Component
{
    readonly Queue<T> _pool = new();
    readonly T _prefab;
    readonly Transform _parent;

    public ObjectPool(T prefab, int preWarm, Transform parent = null)
    {
        _prefab = prefab;
        _parent = parent;
        for (int i = 0; i < preWarm; i++)
            _pool.Enqueue(CreateInstance());
    }

    public T Get(Vector3 position, Quaternion rotation)
    {
        var obj = _pool.Count > 0 ? _pool.Dequeue() : CreateInstance();
        obj.transform.SetPositionAndRotation(position, rotation);
        obj.gameObject.SetActive(true);
        return obj;
    }

    public void Return(T obj)
    {
        obj.gameObject.SetActive(false);
        _pool.Enqueue(obj);
    }

    T CreateInstance()
    {
        var obj = Object.Instantiate(_prefab, _parent);
        obj.gameObject.SetActive(false);
        return obj;
    }
}

頻繁に生成／破棄される弾丸、パーティクル、敵、UI 要素など、あらゆるものをプールします。Unity 2021+ には UnityEngine.Pool.ObjectPool<T> も組み込まれています。

Update の最適化

手法	説明
更新を分散する	すべての AI を毎フレーム更新せず、ティックグループを使用します
距離ベースの LOD	遠くのオブジェクトの更新頻度を下げます
イベント駆動	可能な場合はポーリングをイベントに置き換えます
未使用のスクリプトを無効にする	画面外のコンポーネントで enabled = false にします
InvokeRepeating を使用する	定期的なチェックに使用します（コルーチンで待機するより低コストです）

GPU／レンダリングの最適化

ドローコールを減らす

手法	方法	削減効果
Static Batching	移動しないオブジェクトを Static に設定します	ビルド時にメッシュを結合します
Dynamic Batching	小さなメッシュ（<300 verts）に対して自動で行われます	URP／Built-in のみ
GPU Instancing	繰り返し表示するオブジェクトのマテリアルで有効にします	木、草、岩
SRP Batcher	URP／HDRP でデフォルトで有効です	SetPass 呼び出しを減らします
テクスチャアトラス化	テクスチャをアトラスにまとめます	マテリアルの切り替えを減らします
メッシュの結合	実行時に CombineMeshes() を使用します	カスタムバッチング

LOD（詳細度）

LOD Group Setup:
  LOD 0 (0-30%):  Full-detail mesh (5000 tris)
  LOD 1 (30-60%): Medium mesh (2000 tris)
  LOD 2 (60-90%): Low mesh (500 tris)
  Culled (90%+):  Not rendered

メッシュに LOD を使用するだけでなく、遠距離ではスクリプトの複雑さ、パーティクル数、物理演算も減らします。

オクルージョンカリング

屋内や複雑なシーンではオクルージョンデータをベイクします。壁や床など、大きな静的オクルーダーを設定します。シーンのスケールに合わせてセルサイズを設定します。Occlusion Culling ウィンドウを使用して可視化し、テストします。

シェーダーの最適化

問題	解決策
複雑なフラグメントシェーダー	テクスチャサンプルを減らし、計算を簡略化します
オーバードロー	透明オブジェクトを最小限にし、可能な場合は不透明にします
バリアントが多すぎる	ビルド設定で未使用のシェーダーバリアントを除外します
高コストなポストプロセッシング	モバイルではエフェクトを無効にし、より低コストな代替手段を使用します

メモリ管理

メモリに関するよくある問題

問題	症状	対処方法
テクスチャの肥大化	メモリ使用量が多く、読み込みに時間がかかる	テクスチャを圧縮し、プラットフォームごとに最大サイズを小さくします
アンロード済みシーンが参照を保持	時間とともにメモリ使用量が増加する	シーン遷移後に Resources.UnloadUnusedAssets() を使用します
Addressables が解放されない	バンドルがメモリに残る	Addressables.Release(handle) を呼び出します
オーディオクリップが非圧縮	メモリ使用量が非常に大きい	音楽はメモリ上で圧縮し、効果音は読み込み時に展開します
メッシュの読み取り／書き込みが有効	メッシュごとにメモリ使用量が倍増する	実行時に不要であれば Read/Write を無効にします

プラットフォームごとのテクスチャ圧縮

プラットフォーム	形式	備考
PC/Console	BC7 (DXT)	品質とサイズの比率が最適です
Android	ASTC 6x6	汎用的で、品質を調整できます
iOS	ASTC 6x6	Android と同じです
WebGL	ETC2 / DXT	対象 GPU によって異なります

テクスチャのインポート設定で「Override for [Platform]」を使用します。最大テクスチャサイズは必要最小限に設定します（UI アイコンは 512、プロップは 1024、ヒーローアセットは 2048）。

プラットフォーム固有の考慮事項

プラットフォーム	主な制約
Mobile	サーマルスロットリング、限られたメモリ、バッテリー消費、フィルレートの制限
WebGL	スレッド非対応（Unity 6 より前）、ダウンロードサイズが大きい、コンピュートシェーダー非対応
Console	認定要件、固定されたハードウェア、メモリ予算
VR/XR	最低 72～90 FPS、ステレオレンダリングの負荷、フレームレート低下による乗り物酔い

Addressables とアセットの読み込み

読み込み時のカクつきを避けるため、非同期アセット読み込みには Addressables を使用します。

// Preload during loading screen
var handle = Addressables.LoadAssetAsync<GameObject>("enemy_boss");
await handle;

// Release when done
Addressables.Release(handle);

Addressable グループを使用して、バンドルの粒度を制御します。使用頻度の低いアセットはリモート／オンデマンドとして設定します。Addressables Event Viewer でバンドルのメモリ使用量をプロファイリングします。

最適化のクイックチェックリスト

• Editor ではなく、対象デバイスでプロファイリングする
• ゲームプレイコードでフレームごとの GC 割り当てをゼロにする
• 頻繁に生成されるすべてのオブジェクトにオブジェクトプーリングを使用する
• 動かないオブジェクトでスタティックバッチングを有効にする
• 距離に応じて表示されるすべての 3D モデルに LOD グループを設定する
• プラットフォームに応じた適切な最大サイズでテクスチャを圧縮する
• 実行時に変更しないメッシュとテクスチャでは Read/Write を無効にする
• オーディオクリップに適切な圧縮設定を使用する
• 屋内や複雑なシーンではオクルージョンカリングをベイクする
• ビルド設定でシェーダーバリアントを除外する

追加リソース

参考ファイル

• references/profiling-deep-dive.md -- Profiler の高度な使用方法、メモリプロファイラーのスナップショット、フレームごとの分析、カスタムプロファイラーマーカー、自動パフォーマンステスト、ビルドサイズ分析、ECS/DOTS のパフォーマンスパターン