javascript - 提高 HTML5 Canvas 中 10,000 个粒子的性能

Question

我有两个 JS Fiddles，都有 10,000 片雪花四处移动，但有两种不同的方法。

第一 fiddle : http://jsfiddle.net/6eypdhjp/

使用带有 4 x 4 白色方 block 的 fillRect，每秒提供大约 60 帧 @ 10,000 片雪花。

所以我想知道是否可以改进这一点，并在 HTML5Rocks 的网站上找到了一些关于 Canvas 性能的信息。其中一个建议是将雪花预渲染到 Canvas 上，然后使用 drawImage 绘制 Canvas 。

建议在这里 http://www.html5rocks.com/en/tutorials/canvas/performance/ ，即在标题 Pre-render to an off-screen canvas 下。使用 Ctrl + f 找到该部分。

所以我用这个 fiddle 尝试了他们的建议: http://jsfiddle.net/r973sr7c/

然而，我在 10,000 片雪花下每秒获得大约 3 帧。这是非常奇怪的，因为 jsPerf 甚至在这里使用相同的方法显示了性能提升 http://jsperf.com/render-vs-prerender

我用于预渲染的代码在这里:

//snowflake particles
var mp = 10000; //max particles
var particles = [];
for(var i = 0; i < mp; i++) {
    var m_canvas        = document.createElement('canvas');
        m_canvas.width  = 4;
        m_canvas.height = 4;
    var tmp             = m_canvas.getContext("2d");
        tmp.fillStyle   = "rgba(255,255,255,0.8)";
        tmp.fillRect(0,0,4,4);
    
    particles.push({
        x  : Math.random()*canvas.width, //x-coordinate
        y  : Math.random()*canvas.height, //y-coordinate
        r  : Math.random()*4+1, //radius
        d  : Math.random()*mp, //density
        img: m_canvas //tiny canvas
    })
}   
//Lets draw the flakes
function draw()    {   
    ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
    for(var i = 0; i < particles.length; i++)       {
        var flake = particles[i];
        ctx.drawImage(flake.img, flake.x,flake.y);    
    }
}

所以我想知道为什么我会得到如此可怕的帧率？还有什么更好的方法可以让更多的粒子在屏幕上移动，同时保持每秒 60 帧？

Answer 1

最佳帧速率是通过绘制预渲染图像(或预渲染 Canvas )实现的。

您可以将代码重构为:

• 创建大约 2-3 个屏幕外(内存中) Canvas ，每个 Canvas 上绘制了 1/3 的粒子
• 为每个 Canvas 分配下降率和漂移率。
• 在每个动画帧中，将每个屏幕外 Canvas (根据其自身的下降率和漂移率进行偏移)绘制到屏幕上的 Canvas 上。

结果应该是每秒 60 帧左右。

此技术以增加内存使用量为代价来实现最大帧速率。

这是示例代码和演示:

        var canvas=document.getElementById("canvas");
        var ctx=canvas.getContext("2d");
        var cw=canvas.width;
        var ch=canvas.height;

var mp=10000;
var particles=[];
var panels=[];
var panelCount=2;
var pp=panelCount-.01;
var maxFallrate=2;
var minOffsetX=-parseInt(cw*.25);
var maxOffsetX=0;

// create all particles
for(var i=0;i<mp;i++){
		particles.push({
			x: Math.random()*cw*1.5,  //x-coordinate
			y: Math.random()*ch, //y-coordinate
			r: 1, //radius
			panel: parseInt(Math.random()*pp) // panel==0 thru panelCount
		})
}

// create a canvas for each panel
var drift=.25;
for(var p=0;p<panelCount;p++){
    var c=document.createElement('canvas');
    c.width=cw*1.5;
    c.height=ch*2;
    var offX=(drift<0)?minOffsetX:maxOffsetX;
    panels.push({
        canvas:c,
        ctx:c.getContext('2d'),
        offsetX:offX,
        offsetY:-ch,
        fallrate:2+Math.random()*(maxFallrate-1),
        driftrate:drift
    });
    // change to opposite drift direction for next panel
    drift=-drift;
}

// pre-render all particles
// on the specified panel canvases
for(var i=0;i<particles.length;i++){
    var p=particles[i];
    var cctx=panels[p.panel].ctx;
    cctx.fillStyle='white';
    cctx.fillRect(p.x,p.y,1,1);
}

// duplicate the top half of each canvas
// onto the bottom half of the same canvas
for(var p=0;p<panelCount;p++){
    panels[p].ctx.drawImage(panels[p].canvas,0,ch);
}

// begin animating
drawStartTime=performance.now();
requestAnimationFrame(animate);


function draw(time){
    ctx.clearRect(0,0,cw,ch);
    for(var i=0;i<panels.length;i++){
        var panel=panels[i];
        ctx.drawImage(panel.canvas,panel.offsetX,panel.offsetY);
    }
}

function animate(time){
    for(var i=0;i<panels.length;i++){

        var p=panels[i];

        p.offsetX+=p.driftrate;
        if(p.offsetX<minOffsetX || p.offsetX>maxOffsetX){
            p.driftrate*=-1;
            p.offsetX+=p.driftrate;
        }

        p.offsetY+=p.fallrate;
        if(p.offsetY>=0){p.offsetY=-ch;}

        draw(time);

    }
    requestAnimationFrame(animate);
}

body{ background-color:#6b92b9; padding:10px; }
#canvas{border:1px solid red;}

<canvas id="canvas" width=300 height=300></canvas>