2D 粒子系统 - 性能

Question

我已经根据 “构建高级粒子系统”（John van der Burg，游戏开发者杂志，2000 年 3 月）。

现在我想知道我应该从这个系统中获得什么性能。我目前正在我的简单（未完成）SDL/OpenGL 平台游戏的上下文中对其进行测试，其中所有粒子每帧都会更新。绘图的完成方式如下

// 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();   

，其中一种纹理用于所有粒子。

最多可顺利运行约 3000 个粒子。老实说，我的期望更高，特别是因为它需要在屏幕上与多个系统一起使用。我应该期望多少个粒子才能顺利显示？

PS：我对 C++ 和 OpenGL 同样比较陌生，所以很可能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 );

根本看不出使用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 会对上述性能产生影响。然后我尝试了 VBO，但并没有真正看到性能差异？

Answer 1

考虑使用顶点数组而不是立即模式（glBegin/End）： http://www.songho.ca /opengl/gl_vertexarray.html

如果您愿意了解着色器，您还可以搜索“顶点着色器”并考虑在您的项目中使用该方法。

Answer 2

我不能说您对该解决方案的期望有多大，但有一些方法可以改进它。

首先，通过使用 glBegin() 和 glEnd() 您正在使用立即模式，据我所知，这是最慢的执行方式。此外，它甚至不再出现在当前的 OpenGL 标准中。

对于 OpenGL 2.1

点精灵：

您可能想要使用点精灵。我使用它们实现了一个粒子系统，并获得了很好的性能（至少就我当时的知识而言）。使用点精灵，每帧执行的 OpenGL 调用更少，向显卡发送的数据也更少（或者甚至将数据存储在显卡上，对此不确定）。简短的谷歌搜索甚至应该为您提供一些可供查看的实现。

顶点数组：

如果使用点精灵没有帮助，您应该考虑将顶点数组与点精灵结合使用（以节省一点内存）。基本上，您必须将粒子的顶点数据存储在数组中。然后，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文档中进行了解释）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。

对于 OpenGL 3.3 及更高版本

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，简短的谷歌搜索将让您查看一些相关代码。

一般情况：

使用 SSE：

此外，更新顶点位置时可能会损失一些时间。因此，如果您想加快速度，可以考虑使用 SSE 来更新它们。如果做得正确，您将获得大量性能（至少在大量粒子下）

数据布局：

最后，我最近找到了一个链接（divergentcoder.com/programming/aos-soa-explorations-part-1，谢谢 Ben）关于数组结构 (SoA)和结构数组 (AoS)。他们通过粒子系统的例子来比较它们如何影响性能。