c - 恒定的游戏速度与GLUT在OpenGL中与可变FPS无关吗？

Question

我一直在阅读有关不同游戏循环解决方案的Koen Witters detailed article，但是我在使用GLUT实现最后一个方面遇到了一些问题，这是推荐的解决方案。

在阅读过其他一些关于如何实现恒定游戏速度的文章，教程和代码后，我认为我目前实现的（我将在下面的代码中发布）就是Koen Witters所说的依赖于可变FPS的游戏速度。 ，他文章的第二篇。

首先，根据我的搜索经验，可能会有一些人对此有帮助的知识，但是他们不知道GLUT是什么，因此我将尽力解释（随时纠正我）与之相关的功能我的OpenGL工具包的问题。如果您知道什么是GLUT以及如何使用它，请跳过本节。

GLUT工具包：


GLUT是OpenGL工具包，可帮助完成OpenGL中的常见任务。
glutDisplayFunc(renderScene)带有指向renderScene()函数回调的指针，该函数负责呈现所有内容。 renderScene()函数将仅在回调注册后被调用一次。
glutTimerFunc(TIMER_MILLISECONDS, processAnimationTimer, 0)在调用回调processAnimationTimer()之前花费了毫秒数。最后一个参数只是传递给计时器回调的值。 processAnimationTimer()不会被每个TIMER_MILLISECONDS调用，而只会被调用一次。
glutPostRedisplay()函数请求GLUT渲染新帧，因此每次我们更改场景中的内容时都需要调用此帧。
glutIdleFunc(renderScene)可以用于注册到renderScene()的回调（这不会使glutDisplayFunc()无关紧要），但应避免使用此函数，因为在未接收到事件时会连续调用空闲回调，从而增加了CPU负载。
glutGet(GLUT_ELAPSED_TIME)函数返回自调用glutInit（或首次调用glutGet(GLUT_ELAPSED_TIME)）以来的毫秒数。那就是我们使用GLUT的计时器。我知道高分辨率计时器还有更好的选择，但是现在让我们继续使用它。


我认为这是有关GLUT如何渲染帧的足够信息，因此不知道它的人也可以提出这个问题，以尝试帮助他们，如果他们喜欢它。

当前实施：

现在，我不确定我是否已经正确实施了Koen提出的第二种解决方案，即依赖可变FPS的游戏速度。与此相关的代码如下所示：

#define TICKS_PER_SECOND 30
#define MOVEMENT_SPEED 2.0f

const int TIMER_MILLISECONDS = 1000 / TICKS_PER_SECOND;

int previousTime;
int currentTime;
int elapsedTime;

void renderScene(void) {
    (...)

    // Setup the camera position and looking point
    SceneCamera.LookAt();

    // Do all drawing below...

    (...)
}

void processAnimationTimer(int value) {
    // setups the timer to be called again
    glutTimerFunc(TIMER_MILLISECONDS, processAnimationTimer, 0);

    // Get the time when the previous frame was rendered
    previousTime = currentTime;

    // Get the current time (in milliseconds) and calculate the elapsed time
    currentTime = glutGet(GLUT_ELAPSED_TIME);
    elapsedTime = currentTime - previousTime;

    /* Multiply the camera direction vector by constant speed then by the
       elapsed time (in seconds) and then move the camera */
    SceneCamera.Move(cameraDirection * MOVEMENT_SPEED * (elapsedTime / 1000.0f));

    // Requests to render a new frame (this will call my renderScene() once)
    glutPostRedisplay();
}

void main(int argc, char **argv) {
    glutInit(&argc, argv);

    (...)

    glutDisplayFunc(renderScene);

    (...)

    // Setup the timer to be called one first time
    glutTimerFunc(TIMER_MILLISECONDS, processAnimationTimer, 0);
    // Read the current time since glutInit was called
    currentTime = glutGet(GLUT_ELAPSED_TIME);

    glutMainLoop();
}

此实现不正确。从某种意义上说，它可以帮助游戏速度始终取决于FPS。因此，无论高帧率还是低帧率，从点A到点B都需要花费相同的时间。但是，我相信我用这种方法限制了游戏的帧率。 [编辑：仅在调用时间回调时才渲染每个帧，这意味着帧速率大约为每秒 TICKS_PER_SECOND个帧。这感觉不对，您不应该限制强大的硬件，这是错误的。据我了解，我仍然需要计算 elapsedTime。只是因为我要告诉GLUT每个 TIMER_MILLISECONDS调用计时器回调，但这并不意味着它将始终按时执行。]

我不确定如何解决这个问题，说实话，我不知道GLUT中的游戏循环是什么，你知道Koen文章中的 while( game_is_running )循环。 [编辑：据我了解，GLUT是事件驱动的，当我调用 glutMainLoop()（永不返回）时，游戏循环便开始了，是吗？]

我以为我可以向 glutIdleFunc()注册一个空闲的回调并将其用作 glutTimerFunc()的替换，仅在必要时渲染（而不是像往常一样），但是当我使用空回调（例如 void gameLoop() {}）对其进行测试时基本上什么也没做，只有黑屏，CPU飙升到25％并保持在那里，直到我杀死了游戏，然后它恢复了正常。所以我不认为这是可以遵循的道路。

因此，使用 glutTimerFunc()绝对不是一种执行所有动作/动画的好方法，因为我将游戏限制为恒定的FPS，而不是炫酷。还是我使用错了，而我的实现不正确？

可变FPS时，我如何才能保持恒定的游戏速度？更确切地说，我该如何使用GLUT正确实现Koen的恒定游戏速度和最大FPS解决方案（他的文章中的第四个解决方案）？也许用GLUT根本不可能吗？如果没有，我有什么选择？使用GLUT解决此问题（恒定游戏速度）的最佳方法是什么？

[编辑]另一种方法：

我一直在尝试，这是我现在能够实现的目标。现在，不是在计时功能上计算经过的时间（这会限制游戏的帧速率），而是在 renderScene()中进行计算。每当场景发生变化时，我都会调用 glutPostRedisplay()（即：摄像机移动，某些对象动画等），这将调用 renderScene()。例如，我可以在此功能中使用经过的时间来移动相机。

我的代码现在变成了：

int previousTime;
int currentTime;
int elapsedTime;

void renderScene(void) {
    (...)

    // Setup the camera position and looking point
    SceneCamera.LookAt();

    // Do all drawing below...

    (...)
}

void renderScene(void) {
    (...)

    // Get the time when the previous frame was rendered
    previousTime = currentTime;

    // Get the current time (in milliseconds) and calculate the elapsed time
    currentTime = glutGet(GLUT_ELAPSED_TIME);
    elapsedTime = currentTime - previousTime;

    /* Multiply the camera direction vector by constant speed then by the
       elapsed time (in seconds) and then move the camera */
    SceneCamera.Move(cameraDirection * MOVEMENT_SPEED * (elapsedTime / 1000.0f));

    // Setup the camera position and looking point
    SceneCamera.LookAt();

    // All drawing code goes inside this function
    drawCompleteScene();

    glutSwapBuffers();

    /* Redraw the frame ONLY if the user is moving the camera
       (similar code will be needed to redraw the frame for other events) */
    if(!IsTupleEmpty(cameraDirection)) {
        glutPostRedisplay();
    }
}

void main(int argc, char **argv) {
    glutInit(&argc, argv);

    (...)

    glutDisplayFunc(renderScene);

    (...)

    currentTime = glutGet(GLUT_ELAPSED_TIME);

    glutMainLoop();
}

结论，它正在起作用，或者看起来如此。如果我不移动相机，则CPU使用率很低，没有渲染任何内容（出于测试目的，我只有一个扩展为4000.0f的网格，而zFar设置为1000.0f）。当我开始移动相机时，场景开始重绘。如果我一直按移动键，则CPU使用率会增加；这是正常现象。当我停止移动时，它回落。

除非我缺少任何东西，否则目前看来是一个不错的方法。我确实在iDevGames上找到了 this interesting article，并且此实现可能受到该文章中所述问题的影响。您对此有何看法？

请注意，我这样做只是出于娱乐目的，我无意创建一些要分发的游戏或类似的东西，至少在不久的将来不会。如果这样做的话，我可能会选择除GLUT之外的其他东西。但是，由于我使用的是GLUT，而不是iDevGames上描述的问题，因此您认为此最新实现对GLUT足够了吗？我现在能想到的唯一真正的问题是，每次场景变化时，我都需要继续调用 glutPostRedisplay()并不断调用它，直到没有新内容可以重绘为止。我认为，为了更好的原因，在代码中添加了一些复杂性。

你怎么看？

Answer 1

过剩被设计为游戏循环。当您调用glutMainLoop（）时，它将执行一个“ for循环”，除了exit（）信号外，没有终止条件。您可以像现在一样执行程序，但是需要一些小的更改。首先，如果您想知道什么是FPS，则应将该跟踪放入renderScene（）函数中，而不要放在update函数中。自然地，您的更新函数将按照计时器指定的速度被调用，并且您将elapsedTime视为帧之间时间的度量。通常，这是正确的，因为您调用glutPostRedisplay的速度很慢，并且在不需要时glut不会尝试更新屏幕（如果场景未更改，则无需重绘）。但是，有时还会调用renderScene。例如，如果您在窗口上拖动某些东西。如果这样做的话，您会看到更高的FPS（如果您在渲染功能中正确跟踪了FPS）。