OpenGL 中的动态图块显示优化

Question

我正在开发一款基于图块的自上而下的 2D 游戏，该游戏具有动态生成的地形，并开始在 OpenGL 中（重新）编写图形引擎。该游戏是使用 LWJGL 用 Ja​​va 编写的，我希望它保持相对平台独立性，并且也可以在旧计算机上玩。

目前我正在使用立即模式进行绘图，但显然这对于​​除了最简单的场景之外的任何东西来说都太慢了。

绘制的对象有两种基本类型：图块（即世界）和精灵（几乎是其他所有内容（实体、物品、效果等））。

图块大小为 20*20 像素，并以块（40*40 图块）形式存储。地形生成是按完整块完成的，就像在 Minecraft 中一样。
我现在使用的方法是迭代玩家附近的 9 个块，然后迭代内部的每个图块，为图块纹理绘制一个四边形，并根据材质绘制可选的额外四边形作为功能。 这最终会变得相当慢，但一个简单的视野外检查可以使 FPS 提高 5-10 倍。

为了优化这一点，我研究了使用 VBO 和四条带，但当地形变化时我遇到了问题。这种情况并非每帧都会发生，但也不是非常罕见的事件。 一个简单的方法是在每次更改时删除并重建块的 VBO。但这似乎不是最好的方法。我读到 VBO 可以是“动态的”，允许更改其内容。如何做到这一点，以及可以有效地更改其中的哪些数据？还有其他有效绘制世界的方法吗？

另一种类型是精灵，当前使用四边形绘制，该四边形具有从精灵表映射的纹理。因此，通过更改纹理坐标，我什至可以稍后为它们设置动画。但这是进行动画的正确方法吗？
目前，即使大量的精灵也不会减慢游戏速度，通过了解 VBO，我将能够进一步加快它们的速度，但我还没有看到任何可靠的教程来提供有效的方法做这个。也许有人认识吗？

感谢您的帮助！

Answer 1

目前我正在使用立即模式进行绘图，但显然这对于​​除了最简单的场景之外的任何东西来说都太慢了。

我不同意。除非您要绘制大量图块（每帧数万个），否则立即模式应该适合您。

关键是你必须做一些事情才能获得良好的性能：纹理图集。所有的图块都应该存储在单个纹理中。渲染时，您可以使用纹理坐标从该纹理中拉出不同的图块。因此，如果这就是您的渲染循环现在的样子：

for(tile in tileList) //Pseudocode. Not actual C++
{
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, tile.texture);
    glBegin(GL_QUADS);
        glTexCoord2f(0.0f, 0.0f);
        glVertex2fv(tile.lowerLeft);
        glTexCoord2f(0.0f, 1.0f);
        glVertex2fv(tile.upperLeft);
        glTexCoord2f(1.0f, 1.0f);
        glVertex2fv(tile.upperRight);
        glTexCoord2f(1.0f, 0.0f);
        glVertex2fv(tile.lowerRight);
    glEnd();
}

您可以将其转换为：

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, allTilesTexture);
glBegin(GL_QUADS);
for(tile in tileList) //Still pseudocode.
{
    glTexCoord2f(tile.texCoord.lowerLeft);
    glVertex2fv(tile.lowerLeft);
    glTexCoord2f(tile.texCoord.upperLeft);
    glVertex2fv(tile.upperLeft);
    glTexCoord2f(tile.texCoord.upperRight);
    glVertex2fv(tile.upperRight);
    glTexCoord2f(tile.texCoord.lowerRight);
    glVertex2fv(tile.lowerRight);
}
glEnd();

如果您已经在使用纹理图集并且仍然没有获得可接受的性能，那么您可以继续使用缓冲对象等。但如果您不首先这样做，您将不会从缓冲区对象获得更好的性能。

如果所有图块无法放入单个纹理中，那么您需要执行以下两件事之一：使用多个纹理（在一对 glBegin/glEnd 中使用每个纹理渲染尽可能多的图块），或使用纹理数组。纹理数组仅在 OpenGL 3.0 级别的硬件中可用。这意味着任何 Radeon HDxxxx 或 GeForce 8xxxx 或更好。

您提到有时会在图块顶部渲染“功能”。这些功能可能使用混合和与常规图块不同的 glTexEnv 模式。在这种情况下，您需要找到将相似功能分组到单个 glBegin/glEnd 对中的方法。

正如您可能从中了解到的，性能的关键是最大限度地减少调用 glBindTexture 和 glBegin/glEnd 的次数。在每个 glBegin/glEnd 中做尽可能多的工作。

如果您希望继续使用基于缓冲区的方法（并且只有在纹理图集方法没有使您的性能达到标准时才应该烦恼），这相当简单。将所有图块“块”放入单个缓冲区对象中。不要为每一个都创建一个缓冲区；没有真正的理由这样做，而且 40x40 图块的顶点数据只有 12,800 字节。您可以将 81 个这样的块放入单个 1MB 缓冲区中。这样，您只需为地形调用 glBindBuffer 即可。这又可以节省您的性能。

我需要更多地了解您有时使用的这些“功能”，以提出优化它们的方法。但至于动态缓冲区，我不担心。只需使用 glBufferSubData 来更新有问题的缓冲区部分。如果结果发现这很慢，您可以使用多种选项来加快速度。但除非您知道这是必要的，否则您不应该打扰，因为它们很复杂。

精灵可能是从缓冲区对象方法中获益最少的东西。与即时模式相比，它确实没有什么好处。即使您要渲染数百个，每个都将有自己的变换矩阵。这意味着每个调用都必须是单独的绘制调用。所以也可能是 glBegin/glEnd。