我如何画 1000+ iPhone OpenGL ES 粒子系统中的粒子（具有独特的旋转、缩放和 Alpha）不会减慢游戏速度？

Question

我正在使用 OpenGL ES 1.1 为 iPhone 开发一款游戏。在这个游戏中，我有角色被射击时会发出的血液粒子，因此屏幕上可以同时出现 1000+ 血液粒子。问题是，当我要渲染的粒子超过 500 个时，游戏的帧速率会大幅下降。

目前，每个粒子使用 glDrawArrays(..) 渲染自身，我知道这是速度减慢的原因。所有粒子共享相同的纹理图集。

那么减少绘制大量粒子造成的速度减慢的最佳选择是什么？以下是我找到的选项：

1. 将所有血液颗粒组合在一起，并使用单个 glDrawArrays(..) 调用来渲染它们 - 如果我使用此方法，是否有一个每个粒子有自己的旋转和阿尔法的方法吗？或者使用此方法时所有这些都必须具有相同的旋转？如果我无法渲染具有独特旋转的粒子，那么我就无法使用此选项。
2. 在 OpenGL ES 2.0 中使用点精灵。 我还没有使用 OpenGL ES 2.0，因为我需要在规定的期限内在 App Store 上发布我的游戏。要使用 OpenGL ES 需要进行初步研究，不幸的是我没有时间进行。我将在以后的版本中升级到 OpenGL ES 2.0，但对于第一个版本，我只想使用 1.1。

这是每个粒子本身的渲染。这是我最初的粒子渲染方法，导致游戏在渲染 500 多个粒子后帧速率显着下降。

// original method: each particle renders itself.
// slow when many particles must be rendered

[[AtlasLibrary sharedAtlasLibrary] ensureContainingTextureAtlasIsBoundInOpenGLES:self.containingAtlasKey];

glPushMatrix();

// translate
glTranslatef(translation.x, translation.y, translation.z);

// rotate
glRotatef(rotation.x, 1, 0, 0);
glRotatef(rotation.y, 0, 1, 0);
glRotatef(rotation.z, 0, 0, 1);

// scale
glScalef(scale.x, scale.y, scale.z);

// alpha
glColor4f(1.0, 1.0, 1.0, alpha);

// load vertices
glVertexPointer(2, GL_FLOAT, 0, texturedQuad.vertices);
glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);

// load uv coordinates for texture
glTexCoordPointer(2, GL_FLOAT, 0, texturedQuad.textureCoords);
glEnableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);

// render
glDrawArrays(GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 4);

glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
glDisableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
glPopMatrix();

然后我使用了方法 1，但是使用此方法（据我所知），粒子不能具有唯一的旋转、缩放或 alpha。

    // this is method 1: group all particles and call glDrawArrays(..) once

    // declare vertex and uv-coordinate arrays
    int numParticles = 2000;
    CGFloat *vertices = (CGFloat *) malloc(2 * 6 * numParticles * sizeof(CGFloat));
    CGFloat *uvCoordinates = (CGFloat *) malloc (2 * 6 * numParticles * sizeof(CGFloat));

    ...build vertex arrays based on particle vertices and uv-coordinates.
    ...this part works fine.


    // get ready to render the particles
    glPushMatrix();
    glLoadIdentity();

    // if the particles' texture atlas is not already bound in OpenGL ES, then bind it
    [[AtlasLibrary sharedAtlasLibrary] ensureContainingTextureAtlasIsBoundInOpenGLES:((Particle *)[particles objectAtIndex:0]).containingAtlasKey];

    glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
    glEnableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
    glDisableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);

    glVertexPointer(2, GL_FLOAT, 0, vertices);
    glTexCoordPointer(2, GL_FLOAT, 0, uvCoordinates);

    // render
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, vertexIndex);

    glPopMatrix();

我会重申我的问题：
如何渲染 1000 多个粒子而不显着降低帧速率，并且每个粒子仍然可以具有独特的旋转、Alpha 和缩放？

任何建设性的建议都会非常有帮助，我们将不胜感激！

谢谢！

Answer 1

使用大约 1-10 个纹理，每个纹理由透明背景上的 200 个红血点组成，然后每个纹理绘制大约 3-10 次。然后你就有了数千个点。您以球形图案等方式绘制所有图像 - 分层爆炸。

游戏时你不可能总是与现实做到一一对应。仔细观察一些在旧 Xbox 或 iPad 等上运行的游戏 - 您需要执行一些快捷方式 - 并且完成后它们通常看起来很棒。

Answer 2

每个 OpenGL ES API 调用都会产生巨大的开销，因此当您看到绘图循环有数百次传递时速度变慢也就不足为奇了。不仅仅是 glDrawArrays() 可以让您到达这里，还有单独的 glTranslatef()、glRotatef()、glScalef() 和 glColorf() 调用。由于延迟渲染在这些 GPU 上的工作方式，glDrawArrays() 可能看起来是热点，但其他调用也会伤害您。

您应该将这些粒子顶点分组到一个数组中（最好是 VBO，以便您可以更有效地利用将更新的数据流式传输到 GPU）。您绝对可以在组合顶点数组中复制单个旋转、缩放等的效果，但是您需要执行计算，确定顶点在旋转、缩放等时应位于的位置。这将放置每个帧都会给 CPU 带来一些负担，但是可以通过使用 Accelerate 框架对此进行一些矢量处理来抵消一点。

颜色和 Alpha 也可以在数组中为每个顶点提供，因此您可以控制每个粒子的颜色和 Alpha。

不过，我认为您是对的，OpenGL ES 2.0 可以通过让您编写自定义着色器程序来为此提供更好的解决方案。您可以在 VBO 中发送所有点的静态顶点，然后只需更新矩阵即可操作每个粒子以及每个粒子顶点的 alpha 值。我做了类似的事情来生成程序冒名顶替者作为球体的替身。我在此处描述了此过程，并且您可以在此处下载应用程序的源代码。