iOS OpenGL 太慢

Question

我是 Xcode 编程新手，我正在尝试使用 OpenGL 创建一款 iPhone 游戏，支持 60 FPS 的视网膜显示，但它运行速度太慢。我基于developer.apple 上的GLSprite 示例来构建它。我已经尽我所能对其进行了优化，但它仍然运行<模拟器上的 30 FPS（我还没有在真实设备上测试过 - 也许它更快？）。瓶颈似乎是绘制多边形 - 我使用了非常小的纹理（256x256 PNG）和像素格式（RGBA4444）；我已经禁用了混合；我已将所有转换代码移至加载阶段，希望获得更好的性能；一切都没有成功。我保留一个顶点数组来存储该步骤的所有内容，然后使用 GL_TRIANGLES 和一个函数调用进行绘制 - 因为我认为它比调用多个 glDrawArray 更快。当我达到大约 120 个顶点（每个矩形精灵 6 个）时，它开始滞后，但在很多地方我读到 iPhone 甚至可以处理数百万个顶点。下面的代码有什么问题？ OpenGL 是在 iPhone 上渲染图形最快的方法吗？如果没有，我还应该使用什么？

OpenGL 加载代码，在开始时仅调用一次：

glViewport(0, 0, backingWidth, backingHeight);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
glOrthof(-1.0f, 1.0f, -1.5f, 1.5f, -1.0f, 1.0f);

glBindFramebufferOES(GL_FRAMEBUFFER_OES, viewFramebuffer);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glLoadIdentity();
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,texture[0]); //Binds a texture loaded previously with the code given below

glVertexPointer(3, GL_FLOAT, 0, vertexes); //The array holding the vertexes
glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
glTexCoordPointer(2, GL_FLOAT, 0, uvCoord); //The array holding the uv coordinates
glEnableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);

纹理加载方法：

- (void)loadSprite:(NSString*)filename intoPos:(int)pos { //Loads a texture within the bundle, at the given position in an array storing all textures (but I actually just use one at a time)
CGImageRef spriteImage;
CGContextRef spriteContext;
GLubyte *spriteData;
size_t  width, height;

// Sets up matrices and transforms for OpenGL ES
glViewport(0, 0, backingWidth, backingHeight);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
glOrthof(-1.0f, 1.0f, -1.5f, 1.5f, -1.0f, 1.0f);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

// Clears the view with black
glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);

// Sets up pointers and enables states needed for using vertex arrays and textures
glVertexPointer(2, GL_FLOAT, 0, spriteVertices);
glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
glTexCoordPointer(2, GL_FLOAT, 0, spriteTexcoords);
glEnableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);

// Creates a Core Graphics image from an image file
spriteImage = [UIImage imageNamed:filename].CGImage;
// Get the width and height of the image
width = CGImageGetWidth(spriteImage);
height = CGImageGetHeight(spriteImage);
textureWidth[pos]=width;
textureHeight[pos]=height;
NSLog(@"Width %lu; Height %lu",width,height);
// Texture dimensions must be a power of 2. If you write an application that allows users to supply an image,
// you'll want to add code that checks the dimensions and takes appropriate action if they are not a power of 2.

if(spriteImage) {
    // Allocated memory needed for the bitmap context
    spriteData = (GLubyte *) calloc(width * height * 4, sizeof(GLubyte));
    // Uses the bitmap creation function provided by the Core Graphics framework. 
    spriteContext = CGBitmapContextCreate(spriteData, width, height, 8, width * 4, CGImageGetColorSpace(spriteImage), kCGImageAlphaPremultipliedLast);
    // After you create the context, you can draw the sprite image to the context.
    CGContextDrawImage(spriteContext, CGRectMake(0.0, 0.0, (CGFloat)width, (CGFloat)height), spriteImage);
    // You don't need the context at this point, so you need to release it to avoid memory leaks.
    CGContextRelease(spriteContext);

    // Use OpenGL ES to generate a name for the texture.
    glGenTextures(1, &texture[pos]);
    // Bind the texture name.
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture[pos]);
    curTexture=pos;

    if (1) { //This should convert pixel format
        NSLog(@"convert to 4444");
        void*                   tempData;
        unsigned int*           inPixel32;
        unsigned short*         outPixel16;

        tempData = malloc(height * width * 2);

        inPixel32 = (unsigned int*)spriteData;
        outPixel16 = (unsigned short*)tempData;
        NSUInteger i;
        for(i = 0; i < width * height; ++i, ++inPixel32)
            *outPixel16++ = ((((*inPixel32 >> 0) & 0xFF) >> 4) << 12) | ((((*inPixel32 >> 8) & 0xFF) >> 4) << 8) | ((((*inPixel32 >> 16) & 0xFF) >> 4) << 4) | ((((*inPixel32 >> 24) & 0xFF) >> 4) << 0);

        glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, width, height, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_SHORT_4_4_4_4, tempData);
        free(tempData);
    } else {

        glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, width, height, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, spriteData);           
    }

    // Set the texture parameters to use a minifying filter and a linear filer (weighted average)
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);

    // Specify a 2D texture image, providing the a pointer to the image data in memory
    //glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, width, height, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, spriteData);
    // Release the image data
    free(spriteData);

    // Enable use of the texture
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    // Set a blending function to use
    glBlendFunc(GL_ONE, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
    // Enable blending
    glEnable(GL_BLEND);
}

每个游戏循环调用的实际绘制代码：

glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, vertexIndex); //vertexIndex is the maximum number of vertexes at this loop

glBindRenderbufferOES(GL_RENDERBUFFER_OES, viewRenderbuffer);
[context presentRenderbuffer:GL_RENDERBUFFER_OES];

Answer 1

根据 iOS 的 OpenGL 编程指南：

重要模拟器中OpenGL ES的渲染性能与实际设备上的OpenGL ES性能无关。
模拟器提供了一个优化的软件光栅器，
充分利用 Macintosh 的矢量处理功能
电脑。因此，您的 OpenGL ES 代码可能会运行得更快或更慢
iOS模拟器（取决于您的电脑和您要绘制的内容）
比在实际设备上。始终分析和优化您的绘图
在真实设备上编写代码，并且永远不要假设模拟器反映了
真实世界的表现。

该模拟器对于 OpenGL 应用程序的性能分析并不可靠。您需要在真实硬件上运行/分析。

当我达到大约 120 个顶点（每个顶点 6 个）时，它开始滞后
矩形精灵），但在很多地方我读过 iPhone 可以
甚至可以处理数百万个顶点。

详细说明一下您的评论：顶点数量并不是影响 OpenGL 性能的唯一变量。例如，仅使用一个三角形（3 个顶点），您就可以在整个屏幕上绘制像素。这显然比绘制仅覆盖几个像素的小三角形需要更多的计算。表示绘制许多像素的能力的指标称为填充率。

如果您的顶点在屏幕上代表大三角形，则填充率可能是您的性能瓶颈，而不是顶点变换。由于 iOS 模拟器确实使用了软件光栅器，尽管已经过优化，但它可能比实际的专用硬件慢。

在优化之前，您应该分析您的应用程序以了解实际的性能瓶颈是什么； 本文档可以帮助您。