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WebGL渲染引擎优化方向——加载性能优化
前言
WebGL 是一种强大的图形渲染技术#xff0c;可以在浏览器中快速渲染复杂的 3D 场景。但是#xff0c;由于 WebGL 的高性能和高质量要求#xff0c;如果…作者caven chen
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WebGL渲染引擎优化方向——加载性能优化
前言
WebGL 是一种强大的图形渲染技术可以在浏览器中快速渲染复杂的 3D 场景。但是由于 WebGL 的高性能和高质量要求如果不注意性能优化它可能会消耗大量的 CPU 和 GPU 资源导致应用程序性能下降。
首先性能优化是一个比较大的话题会涉及多个技术点对于大场景来说一般优化可以分为以下几个大的方向
加载性能的优化渲染帧率的优化内存管理的优化
今天我们讨论就是第二个方向渲染帧率的优化渲染帧率的优化可以从以下方面入手。
剔除 Culling
视锥体剔除
视锥体剔除通过判断物体与相机的距离(距离剔除)或者是否在相机的视锥体内(视锥体剔除)来对物体进行剔除。如图所示红色的物体不在视口范围内因此在加载渲染的的时候可以认为的剔除这些不显示的物体从而保证渲染帧率。 来源: 【游戏场景剔除】剔除算法综述 - 知乎
背面剔除
假设你正在一个场景中观察一个不透明的球体大约一半的球体是看不见的。从这个观察得出的结论是不可见的东西不需要被渲染因为它对最终图像没有贡献。因此球体的背面不需要处理这就是背面剔除的思想。这种类型的剔除也可以一次对整个物体组进行因此被称为集群背面剔除。 来源: 【游戏场景剔除】剔除算法综述 - 知乎
遮挡剔除
遮挡剔除首先使用一个简单的depth-only的pass将深度写入到z-buffer中然后使用物体的包围盒传入到GPU进行遮挡测试如果测试发现所有像素都被遮挡说明这个物体是被遮挡的物体否则的话认为是可见的。包括OpenGL和Directx在内的图形API都提供了这种遮挡剔除。由于从GPU回读数据到CPU通常很慢因此通常会将得到的数据放在下一帧中作为剔除数据来使用这样遮挡剔除其实是延迟一帧生效的。不过一般来说延迟一帧的剔除对实际的渲染影响并不大。 来源: 【游戏场景剔除】剔除算法综述 - 知乎
实例化 Intance
实例化是一种只调用一次渲染函数却能绘制出很多物体的技术它节省渲染物体时从CPU到GPU的通信时间而且只需做一次即可。要使用实例化渲染我们必须将glDrawArrays和glDrawElements各自改为glDrawArraysInstanced和glDrawElementsInstanced。这些用于实例化的函数版本需要设置一个额外的参数叫做实例数量(Instance Count)它设置我们打算渲染实例的数量。这样我们就只需要把所有需要的数据发送给GPU一次就行了然后告诉GPU它该如何使用一个函数来绘制所有这些实例。
就其本身而言这个函数用处不大。渲染同一个物体一千次对我们来说没用因为每个渲染出的物体不仅相同而且还在同一个位置我们只能看到一个物体出于这个原因GLSL在着色器中嵌入了另一个内建变量叫做gl_InstanceID。
在通过实例化绘制时gl_InstanceID的初值是0它在每个实例渲染时都会增加1。如果我们渲染43个实例那么在顶点着色器gl_InstanceID的值最后就是42。每个实例都拥有唯一的值意味着我们可以索引到一个位置数组并将每个实例摆放在世界空间的不同的位置上。
我们调用一个实例化渲染函数在标准化设备坐标中绘制一百个2D四边形来看看实例化绘制的效果是怎样的。通过对一个储存着100个偏移量向量的索引我们为每个实例四边形添加一个偏移量。最后窗口被排列精美的四边形网格填满 来源: 实例化 - LearnOpenGL-CN
多细节层次 LOD
多细节层次 —— 在显示网格时根据摄像机距离物体的距离来使用更多或者更少的几何体来对其进行显示。每一个级别都和一个几何体相关联且在渲染时可以根据给定的距离来在这些级别对应的几何体之间进行切换。 通常情况下你会创建多个几何体比如说三个一个距离很远低细节一个距离适中中等细节还有一个距离非常近高质量。 来源: three.js examples
总结
通过本文相信你已了解了渲染帧率的优化方法目前介绍的优化方式在实际开发过程中可以进行有机组合使用这样更好的提升渲染帧率 参考
【游戏场景剔除】剔除算法综述 - 知乎
实例化 - LearnOpenGL-CN
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