cocos2dx[3.2](23)——自動批處理Auto-batching

【嘮叨】

    本文摘自:https://github.com/chukong/cocos-docs/blob/master/manual/framework/native/v3/auto-batching/zh.md#rd




Auto-batching

簡介

    在遊戲的繪製渲染中,往往消耗很多資源和內存,當繪製精靈數量越多,遊戲的卡頓會很明顯,爲了優化和提升渲染效率。Cocos2d-x爲我們提供了Auto-batching和SpriteBatchNode。

    Auto-batching 意思是Renderer將多次draw的調用打包成一次big Draw 調用。(又名批處理)。

    SpriteBatchNode 主要用於批量繪製精靈提高精靈的繪製效率的,需要繪製的精靈數量越多,效果越明顯。

Auto-batching

    在3.0版本實現了引擎的邏輯代碼與渲染代碼的分離,實現了Auto BatchAuto Culling功能。不再推薦使用SpriteBatchNode提高精靈的繪製效率。

    Auto-culling的支持,Sprite在繪製時會進行檢查,超出屏幕的不會發給渲染。

Auto-batching的渲染流程

現在,一個渲染流程是這樣的:
    (1)drawScene開始繪製場景
    (2)遍歷場景的子節點,調用visit函數,遞歸遍歷子節點的子節點,以及子節點的子節點的子節點,以及…
    (3)對每一個子節點調用draw函數
    (4)初始化QuadCommand對象,這就是渲染命令,會丟到渲染隊列裏
    (5)丟完QuadCommand就完事了,接着就交給渲染邏輯處理了。
    (6)是時候輪到渲染邏輯幹活幹活,遍歷渲染命令隊列,這時候會有一個變量,用來保存渲染命令裏的材質ID,遍歷過程中就拿當前渲染命令的材質ID和上一個的材質ID對比,如果發現是一樣的,那就不進行渲染,保存一下所需的信息,繼續下一個遍歷。好,如果這時候發現當前材質ID和上一個材質ID不一樣,那就開始渲染,這就算是一個渲染批次了。

    看官方的一張圖就完全明白了:

img

    (7) 因此,如果我們創建了10個材質相同的對象,但是中間夾雜了一個不同材質的對象,假設它們的渲染命令在隊列裏的順序是這樣的:2個A,3個A,1個B,1個A,2個A,2個A。那麼前面5個相同材質的對象A會進行一次渲染,中間的一個不同材質對象B進行一次渲染,後面的5個相同材質的對象A又進行一次渲染。一共會進行三次批渲染。

    備註:相同材質:即來自相同的紋理圖片(如PNG,可以是包含很多小圖的plist打包圖片)。

SpriteBatchNode

    它是批處理繪製精靈,主要是用來提高精靈的繪製效率的,需要繪製的精靈數量越多,效果越明顯。因爲Cocos2d-x採用opengl es繪製圖片的,opengl es繪製每個精靈都會執行:open-draw-close流程。而SpriteBatchNode是把多個精靈放到一個紋理上,繪製的時候直接統一繪製該texture,不需要單獨繪製子節點,這樣opengl es繪製的時候變成了:open-draw()-draw()…-draw()-close(),節省了多次open-close的時間。SpriteBatchNode內部封裝了一個TextureAtlas(紋理圖集,它內部封裝了一個Texture2D)和一個Array(用來存儲SpriteBatchNode的子節點:單個精靈)。注意:因爲繪製的時候只open-close一次,所以SpriteBatchNode對象的所有子節點都必須和它是用同一個texture(同一張圖片)。

    在addChild的時候會檢查子節點紋理的名稱跟SpriteBatchNode的是不是一樣,如果不一樣就會出錯。

//
	// check Sprite is using the same texture id
	CCASSERT(sprite->getTexture()->getName() == _textureAtlas->getTexture()->getName(), "CCSprite is not using the same texture id");
//


  •  SpriteBatchNode使用代碼示例

//
	auto batch = SpriteBatchNode::create("Images/grossini_dance_atlas.png", 1);
	addChild(batch, 0, kTagSpriteBatchNode);        

	auto sprite1 = Sprite::createWithTexture(batch->getTexture(), Rect(85*0, 121*1, 85, 121));
	auto sprite2 = Sprite::createWithTexture(batch->getTexture(), Rect(85*1, 121*1, 85, 121));


	auto s = Director::getInstance()->getWinSize();
	sprite1->setPosition( Point( (s.width/5)*1, (s.height/3)*1) );
	sprite2->setPosition( Point( (s.width/5)*2, (s.height/3)*1) );

	batch->addChild(sprite1, 0, kTagSprite1);
	batch->addChild(sprite2, 0, kTagSprite2);
//


  • SpriteBatchNode和SpriteFrameCache結合使用代碼示例

    必須保證SpriteFrameCache和SpriteBatchNode加載的是同一紋理貼圖

//
	SpriteFrameCache::getInstance()->addSpriteFramesWithFile("animations/ghosts.plist", "animations/ghosts.png"); 

	SpriteBatchNode *batch = SpriteBatchNode::batchNodeWithFile("animations/ghosts.png"); 
	addChild(batch, 0, kTagSprite1); 

	Sprite *pFather = Sprite::spriteWithSpriteFrameName("father.gif"); 
	pFather->setPosition(p( s.width/2, s.height/2)); 
	batch->addChild(pFather, 0, kTagSprite2);
//

SpriteBatchNode vs. Auto-batching

    在3.0版本中提供了新的渲染機制,實現引擎邏輯代碼和渲染的分離。該版本依然支持SpriteBatchNode,和以前的版本保持一致。但是不再推薦使用SpriteBatchNode。

    Auto-culling的支持,Sprite在繪製時會進行檢查,超出屏幕的不會發給渲染。

使用Auto-batching

  • 需確保精靈對象擁有相同的TextureId(精靈表單spritesheet);

  • 確保他們都使用相同的材質和混合功能

  • 不再把精靈添加SpriteBatchNode上

  • 避免打亂QuadCommand隊列

    Auto-batching擁有更好的性能提升。

下面通過代碼來分析幾種符合Auto-batching使用的情況

    1. 使用同一圖片生成精靈,加到場景中。此種情況最簡單,就是重複添加同一個精靈。 由於滿足Auto-batching的條件。此時的渲染批次爲(首先,即使我一個精靈也不創建,渲染批次也至少是1,加上剛剛這重複添加的精靈的渲染)

//
	Size winSize = Director::getInstance()->getWinSize();
	for(int i = 0; i < 10000; i++)
	{
		Sprite* sprite = Sprite::create("CloseNormal.png");
		sprite->setPosition(Point(CCRANDOM_0_1() * winSize.width, 0 + CCRANDOM_0_1() * winSize.height));
		this->addChild(sprite);
	}
//

    2. 使用精靈幀表單即:plist文件打包的碎圖整合png),加載生成添加不同的精靈。但是各個精靈的材質都是一樣的,滿足Auto-batching的條件。此時的渲染批次爲(首先,即使我一個精靈也不創建,渲染批次也至少是1,加上剛剛這重複添加的精靈的渲染)

//
	SpriteFrameCache::getInstance()->addSpriteFramesWithFile("MatrixLayer.plist");

	Size winSize = Director::getInstance()->getWinSize();
	for(int i = 0; i < 10000; i++)
	{
		char buf[64];
		sprintf(buf,"Item%dn.png", i%5 + 1);
		SpriteFrame *frame= SpriteFrameCache::getInstance()->getSpriteFrameByName(buf);
		Sprite *sprite = Sprite::createWithSpriteFrame(frame);
		sprite->setPosition(Point(CCRANDOM_0_1() * winSize.width, 0 + CCRANDOM_0_1() * winSize.height));
		this->addChild(sprite);
	}
//

    在實際使用中推薦使用這種方式。

    3. 此種情況假設在不同的zOrder下添加不同的精靈,在遍歷子節點之前,其實還偷偷做了一件事情,那就是,調用sortAllChildren();函數對子節點進行排序,雖然重複添加不同材質生成的精靈,但是它們的zOrder不一樣,根據zOrder,Auto-batching渲染命令被重新排序,根據材質相同加入渲染隊列從而降低了渲染次數。

//
	for(int i = 0; i < 10000; i++)
	{
		Sprite* sprite1 = Sprite::create("CloseNormal.png");
		sprite1->setPosition(Point(CCRANDOM_0_1() * winSize.width, 0 + CCRANDOM_0_1() * winSize.height));
		this->addChild(sprite1);

		Sprite* sprite2 = Sprite::create("CloseSelected.png");
		sprite2->setPosition(Point(CCRANDOM_0_1() * winSize.width, 0 + CCRANDOM_0_1() * winSize.height));
		this->addChild(sprite2);
		sprite2->setZOrder(1);
	}
//

    如果註釋掉sprite2->setZOrder(1);你會發現渲染批次會升高。

    因爲不同材質的精靈是交叉添加的。sp1-sp2-sp1-sp2……




【總結】

    總結一下Auto-batching使用的方法。

    Auto-batching 會將被加入渲染隊列的需要渲染的節點,按照zOrder進行重新排序,然後再一一進行渲染。

    而對於連續具有相同材質(來自同一紋理圖片,也支持用plist打包的png碎圖),只需要一次渲染。即:open-draw-draw-……close。

    故使用Auto-batching來降低渲染次數的話,必須保證。

    > 相同的zOrder

    > 相同的材質(來自同一紋理圖片,也支持用plist打包的png碎圖)

    > 連續


舉個例子把:

    例如:加入渲染隊列的順序爲 "1.png"、"2.png"、"3.png"、"1.png"、"2.png"、"3.png"。

    > 如果它們的zOrder都相同,那麼渲染的次數爲6次

    > 如果指定所有 "1.png" 的zOrder爲1。"2.png"的zOrder爲2。"3.png"的zOrder爲3。

        那麼渲染時,按照zOrder重新排序後就是:

            > zOrder = 1 :"1.png" , "1.png"

            > zOrder = 2 :"2.png" , "2.png"

            > zOrder = 3 :"3.png" , "3.png"

    > 那麼渲染的次數就只有3次了。



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