c++ - 2D 粒子系统 - 性能

Question

我已经根据 "Bulding an Advanced Particle System" (John van der Burg, Game Developer Magazine, March 2000) 中概述的想法和概念实现了 2D 粒子系统.

现在我想知道我应该从这个系统中获得什么样的性能。我目前正在我的简单(未完成)SDL/OpenGL 平台游戏的上下文中测试它，其中所有粒子每帧都会更新。绘制如下

// Bind Texture
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, *texture);
// for all particles
    glBegin(GL_QUADS);
    glTexCoord2d(0,0);  glVertex2f(x,y);
    glTexCoord2d(1,0);  glVertex2f(x+w,y);
    glTexCoord2d(1,1);  glVertex2f(x+w,y+h);
    glTexCoord2d(0,1);  glVertex2f(x,y+h);
    glEnd();   

其中一个纹理用于​​所有粒子。

它平稳地运行到大约 3000 个粒子。老实说，我期待的更多，特别是因为这意味着要在屏幕上与多个系统一起使用。我应该期望平滑显示多少个粒子？

PS:我对 C++ 和 OpenGL 也比较陌生，所以很可能是我在某个地方搞砸了!？

编辑 使用POINT_SPRITE

glEnable(GL_POINT_SPRITE);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, *texture);
glTexEnvi(GL_POINT_SPRITE, GL_COORD_REPLACE, GL_TRUE); 

// for all particles
    glBegin(GL_POINTS);
    glPointSize(size);
    glVertex2f(x,y);
    glEnd();

glDisable( GL_POINT_SPRITE );

完全看不出使用 GL_QUADS 有任何性能差异!？

编辑 使用 VERTEX_ARRAY

// Setup
glEnable (GL_POINT_SPRITE);                                         
glTexEnvi(GL_POINT_SPRITE, GL_COORD_REPLACE, GL_TRUE);              
glPointSize(20);                                    

// A big array to hold all the points
const int NumPoints = 2000;
Vector2 ArrayOfPoints[NumPoints];
for (int i = 0; i < NumPoints; i++) {
    ArrayOfPoints[i].x = 350 + rand()%201;
    ArrayOfPoints[i].y = 350 + rand()%201;
}

// Rendering
glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);     // Enable vertex arrays
glVertexPointer(2, GL_FLOAT, 0, ArrayOfPoints);     // Specify data
glDrawArrays(GL_POINTS, 0, NumPoints);  // ddraw with points, starting from the 0'th point in my array and draw exactly NumPoints

使用 VA 对上述情况产生了性能差异。然后我尝试了 VBO，但真的没有看到那里的性能差异吗？

Answer 1

我不能说您对该解决方案有多少期望，但有一些方法可以改进它。

首先，通过使用 glBegin() 和 glEnd()，您正在使用即时模式，据我所知，这是最慢的处理方式。此外，它甚至不再出现在当前的 OpenGL 标准中。

对于 OpenGL 2.1

点 Sprite :

您可能想要使用点 Sprite 。我使用它们实现了一个粒子系统并获得了不错的性能(至少就我当时的知识而言)。使用点 Sprite ，您每帧执行的 OpenGL 调用更少，并且您发送到图形卡的数据更少(或者甚至将数据存储在图形卡中，对此不确定)。一个简短的谷歌搜索甚至应该给你一些实现来查看。

顶点数组:

如果使用点 Sprite 没有帮助，您应该考虑结合使用顶点数组和点 Sprite (以节省一点内存)。基本上，您必须将粒子的顶点数据存储在一个数组中。然后，您可以通过使用 GL_VERTEX_ARRAY 作为参数调用 glEnableClientState() 来启用顶点数组支持。之后，调用 glVertexPointer()(参数在 OpenGL 文档中有说明)并调用 glDrawArrays() 来绘制粒子。这会将您的 OpenGL 调用减少到只有少数，而不是每帧 3000 次调用。

适用于 OpenGL 3.3 及以上

实例化:

如果您针对 OpenGL 3.3 或更高版本进行编程，您甚至可以考虑使用实例化来绘制粒子，这应该会进一步加快速度。同样，简短的谷歌搜索会让您看到一些相关代码。

一般情况:

使用 SSE:

此外，更新顶点位置时可能会浪费一些时间。所以，如果你想加快速度，你可以看看使用 SSE 来更新它们。如果操作正确，您将获得很多性能(至少在大量粒子时)

数据布局:

最后，我最近找到了一个关于数组结构 (SoA) 和结构数组 (AoS) 的链接(divergentcoder.com/programming/aos-soa-explorations-part-1，感谢 Ben)。通过粒子系统示例比较了它们如何影响性能。