Three.js，如何在不同uniform集合的网格之间共享ShaderMaterial？

Question

正如标题所说，我想为不同的网格重复使用给定的ShaderMaterial，但每个网格都有不同的uniforms集合（实际上，某些uniforms可能会在网格之间变化，但不一定是全部）：这可行吗？

对我来说，必须为每个网格创建一个完整的ShaderMaterial在这种情况下似乎是浪费资源的，因为我的想法是拥有一个单独的顶点/片段着色器程序，但通过不同的uniforms进行配置，它们的值将根据网格而变化。如果我为每个网格创建一个新的ShaderMaterial，我最终将得到大量的重复（顶点+片段程序+材料/ShaderMaterial类的所有其他数据成员）。

如果引擎能够在绘制网格之前调用回调函数，我可以更改uniforms并实现我想要做的事情。另一个可能性是拥有“LiteShaderMaterial”，它将持有指向共享ShaderMaterial的指针+仅适用于我的网格的特定uniforms。

请注意，我的问题与此相关：Many meshes with the same geometry and material, can I change their colors? 但仍然不同，因为我主要关心资源浪费 - 在性能方面，我认为多个ShaderMaterial或单个ShaderMaterial之间的差异不大，因为引擎应该足够聪明，注意到所有材料都具有相同的程序，并且不会重新发送它们到gfx卡。

谢谢。

- Popov

Answer 1

当克隆一个 ShaderMaterial 时，属性和顶点/片元程序是按引用复制的。只有 uniform 是按值复制的，这正是你想要的。

这应该是有效的。

您可以通过创建一个 ShaderMaterial 并使用 ShaderMaterial.clone()为每个网格克隆它，然后分配每个材质唯一的 uniform 值来证明它。

在控制台中输入“render.info”。它应该显示1个程序。

three.js r.64

- WestLangley

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谢谢你的回答，但正如我上面所说的，我并不真正关心性能，而是更关心资源：例如，每个材质都会复制顶点/片段程序以及ShaderMaterial / Material的所有其他数据成员。虽然在拥有所有内存的今天可能不是一个大问题，但是如果我需要创建数千个ShaderMaterial因为我有数千个网格，那感觉就不对了，尤其当我只有一个（或几个不同的）顶点/片段着色器，并且我所需要做的就是改变这些程序的输入。 - Popov

不是这样的。在克隆时，顶点/片段程序和属性是按引用复制的。只有统一变量是按值复制的，这正是您想要的。 - WestLangley

ShaderMaterial类中的顶点和片段着色器变量是字符串，因此在克隆材质时每次都会复制整个程序。此外，当我创建一个新材质时，我会得到所有其他数据成员的副本，这些值与我的初始着色器具有相同的值，但我真的不需要这些值，因为这些值不会改变（而且大部分都不会被使用）。我猜我需要上面描述的东西，一个轻量级的ShaderMaterial，我会为每个网格实例化它，并且只保留uniforms数组和对“主”着色器的引用。 - Popov

不是真的。在克隆材料时，顶点/片段程序字符串并不会每次都被复制。只有一个引用被复制。 - WestLangley

@Popov 你确定如果我们执行 object1.foo = "foo"; object2.foo = object1.foo，那么内存中只会有一个字符串实例吗？这个有证据吗？ - trusktr

Answer 2

您可以安全地创建多个具有相同参数的ShaderMaterial实例，使用clone或其他方式。由于对于每个实例，material.needsUpdate最初为true，因此Three.js将执行一些额外的检查，但随后它将能够为所有实例重用相同的程序。

在较新的版本中，另一个选项是使用单个ShaderMaterial，但在对象的onBeforeRender函数中添加对uniforms的更改。这避免了在渲染器中不必要的调用initMaterial，但无论整体上是否使其成为更快的解决方案都需要进行测试。如果在渲染之前修改的内容过多，则可能是一种风险解决方案，在最坏的情况下，单个材质可能需要在渲染期间重新编译多次。我建议您阅读this guide以获取进一步的提示。

- Elias Hasle