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因为图形引擎中的对象天然适合用树 (n-ary tree) 表达,所以它在图形引擎中被广泛使用。通常,子节点会继承父节点的一些状态,比如变换矩阵,在渲染或更新的时候,可以通过先序遍历逐级相乘。

在 PC 内存充裕的条件下,我们通常不必考虑树结构储存的开销,所以大多数图形引擎通常会为每个渲染对象独立生成一个树结构,比如 Unity 中的 GameObject 就是这么一个东西。在 Ejoy2D 中,从节约内存的角度考虑,把树节点上的一部分可共享的状态信息(不变的矩阵、纹理坐标等)移到了资源数据块中,但是树结构的拓扑关系还是在新创建出每个 sprite 时复制了一份。

随着游戏制作的工艺提高,而大众使用的移动设备的内存增长有限,这部分的开销慢慢变得显著。在我们正在开发的几个项目中,渲染对象本身,而不算图形资源(贴图、模型等),也占据了以 M 为单位计算的可用内存。比如在一个项目中,某个巨型对象由多达 2000+ 个节点构成,创建速度和内存开销都成为一个不可忽视的问题。由于是于自研引擎,所以同事尝试过一些优化的尝试。

图形引擎处理的大多数的树结构对象,其实仅在编辑环境会对树的拓扑关系进行调整:增加、移动、复制节点。而运行环境下,树结构本身几乎是不变的。一般的树结构的实现是用指针来相互引用,编辑好的资源是树结构的序列化结果,而创建过程是一个反序列化过程,在内存中重建整棵树,并用指针重新建立节点间的联系。比如在 Unity 中,就把这种编辑好的树对象叫做 prefab 预制件。如果预制件比较复杂,加载预制件和从预制件中构建对象的时间成本都不算低。

一个优化方法是去掉运行时内存中的指针,改用 id 或资源数据块中的偏移量,这样,预制件可以直接从资源文件中成块读入,创建内存对象时也只需要用指针引用即可。可以节省大量在内存中重建的时间。Ejoy2D 现在就是这么做的。去掉指针的额外好处是在 64 位系统下,可以从 8 字节的引用开销减少到 4 字节(或更少)。Ejoy2D 当初做此修改,为一个项目一举减少了 10M+ 的运行期内存占用。而且资源文件可以在暂时不用的时候移出内存,等需要的时候再加载回来,而不用担心数据的内存地址发生了变化。

Posted by 云风 at 03:58 PM | Permalink | Comments (3)

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