Scene Kit Performance con test del cubo

Question

Nell'apprendimento della programmazione grafica 3D per i giochi, ho deciso di iniziare in modo semplice utilizzando l'API 3D di Scene Kit. Il mio primo obiettivo di gioco è stato quello di creare un mimo molto semplificato di MineCraft. Un gioco di soli cubi: quanto può essere difficile.

Di seguito è riportato un ciclo che ho scritto per posizionare una corsa di 100 x 100 cubi (10.000) e la prestazione FPS era abissale (~ 20 FPS). Il mio obiettivo di gioco iniziale è troppo alto per Scene Kit o c'è un modo migliore per avvicinarsi a questo?

Ho letto altri argomenti su StackExchange ma non sento che rispondano alla mia domanda. La conversione dei blocchi di superfici esposte in una singola mesh non funzionerà poiché SCNGeometry è immutabile.

func createBoxArray(scene : SCNScene, lengthCount: Int, depthCount: Int) { 
    let startX : CGFloat = -(CGFloat(lengthCount) * CUBE_SIZE) + (CGFloat(lengthCount) * CUBE_MARGIN)/2.0 
    let startY : CGFloat = 0.0 
    let startZ : CGFloat = -(CGFloat(lengthCount) * CUBE_SIZE) + (CGFloat(lengthCount) * CUBE_MARGIN)/2.0 

    var currentZ : CGFloat = startZ 

    for z in 0 ..< depthCount { 
     currentZ += CUBE_SIZE + CUBE_MARGIN 

     var currentX = startX 
     for x in 0 ..< lengthCount { 
      currentX += CUBE_SIZE + CUBE_MARGIN 

      createBox(scene, x: currentX, y: startY, z: currentZ) 
     } 
    } 
} 


func createBox(scene : SCNScene, x: CGFloat, y: CGFloat, z: CGFloat) { 
    var box = SCNBox(width: CUBE_SIZE, height: CUBE_SIZE, length: CUBE_SIZE, chamferRadius: 0.0) 
    box.firstMaterial?.diffuse.contents = NSColor.purpleColor() 

    var boxNode = SCNNode(geometry: box) 
    boxNode.position = SCNVector3Make(x, y, z) 
    scene.rootNode.addChildNode(boxNode) 
} 

UPDATE 2014/12/30: Ho modificato il codice in modo che lo SCNBoxNode viene creata una volta e poi ogni scatola aggiuntiva nella matrice di 100 x 100 viene creato attraverso:

var newBoxNode = firstBoxNode.clone() 
newBoxNode.position = SCNVector3Make(x, y, z) 

Sembra che questo cambiamento abbia aumentato il valore di FPS a ~ 30 fps. Le altre statistiche sono le seguenti (dalle statistiche visualizzate nella SCNView): (? Presumo che ciò è trarre le chiamate)

10K 120K (suppongo questo è facce) 360K (Supponendo che questo è il conteggio dei vertici)

La maggior parte del ciclo di esecuzione è in Rendering (sto stimando il 98%). Il tempo totale del loop è 26.7ms (ahi). Sono in esecuzione su Mac Pro Late 2013 (6-core w/Dual D500 GPU).

Dato che un gioco in stile MineCraft ha un paesaggio che cambia continuamente in base alle azioni dei giocatori, non vedo come posso ottimizzarlo entro i confini di Scene Kit. Una grande delusione perché mi piace molto il framework. Mi piacerebbe sentire le idee di qualcuno su come posso affrontare questo problema - senza quello, sono costretto ad andare con OpenGL.

UPDATE 2014/12/30 @ 14:00 ET: Sto vedendo un notevole miglioramento delle prestazioni quando si utilizza flattenedClone(). L'FPS ora è un solido 60fps anche con più caselle e due chiamate di disegno. Tuttavia, l'adattamento di un ambiente dinamico (come supporta MineCraft) si sta ancora rivelando problematico - vedi sotto.

Dato che la matrice cambierebbe la composizione nel tempo, ho aggiunto un gestore keyDown per aggiungere un array di box ancora più grande all'unità esistente e cronometrato la differenza tra l'aggiunta della serie di riquadri risultante in un numero di chiamate molto maggiore rispetto all'aggiunta come una chiave piatta. Ecco cosa ho trovato:

Su keyDown aggiungo un altro array di 120 x 120 caselle (14.400 scatole)

// This took .0070333 milliseconds 
scene?.rootNode.addChildNode(boxArrayNode) 
// This took .02896785 milliseconds 
scene?.rootNode.addChildNode(boxArrayNode.flattenedClone()) 

Calling flattenedClone() ancora una volta è 4x più lento di quello di aggiungere l'array.

Questo risulta in due chiamate di disegno con 293 K facce e 878 K vertici. Sto ancora giocando con questo e aggiornerò se trovo qualcosa di nuovo. In conclusione, con i miei test aggiuntivi sento ancora i vincoli geometrici immutabili di Scene Kit che non posso sfruttare la struttura.

Answer 1

Come hai menzionato Minecraft, penso che valga la pena di vedere come funziona.

Non ho dettagli tecnici o codice di esempio per voi, ma tutto dovrebbe essere abbastanza straightfoward:

Avete mai giocato a minecraft online, e il terreno non viene caricato che consente di vedere fino in fondo? Questo perché non c'è nessuna geometria all'interno.

supponiamo di avere una matrice 2x2x2 di cubi. Ciò rende 2 * 2 * 2 * 6 * 2 = 96 triangoli.

Tuttavia, se si prova e si disegnano solo i poligoni sul visibile dal punto di vista della telecamera, magari testando le normali (facile poiché si tratta di cubi), questo numero scende a 48 triangoli.

Se trovi un modo per vedere quali facce sono occluse da altre (che non dovrebbe essere troppo difficile considerando che stai lavorando con facce piatte, in quarta, a griglia) puoi solo disegnarle. in questo modo, stiamo disegnando tra 8 e 24 triangoli. Ottimizzazione fino al 90%.

Se si desidera ottenere una profondità davvero elevata, è possibile persino combinare le facce, per creare un singolo N-gon dalle facce piatte visibili. Puoi farlo se crei un nuovo modo per generare al volo la geometria che combina i due metodi precedenti e testare le facce visibili adiacenti sullo stesso piano.

Se riesci, stiamo parlando da 2 a 6 poligoni invece di 96, per rendere 8 cubi.

Si noti che l'ultimo metodo funziona solo se i blocchi si toccano.

Probabilmente c'è una tonnellata di documenti di rendering di Minecraft, alcuni googles ti aiuteranno a capirlo!