改进OpenGL粒子系统

Question

我正在寻找一种提高粒子系统性能的方法，因为它在FPS方面非常昂贵。 这是因为我调用了：

glDrawElements(GL_TRIANGLE_STRIP, mNumberOfIndices,
          GL_UNSIGNED_SHORT, 0);

我在我的应用程序中为每个粒子调用此方法（可能在1000到5000个粒子之间）。请注意，当粒子数量增加到1000以上时，我的应用程序开始下降FPS。我正在使用VBO：s，但是调用此方法的性能太昂贵了。

有什么想法可以使粒子系统更有效？

编辑：这是我的粒子系统绘制事物的方式：

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureObject);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vboVertexBuffer[0]);
glVertexPointer(3, GL_FLOAT, 0, 0);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vboTextureBuffer[0]);
glTexCoordPointer(2, GL_FLOAT, 0, 0); 
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, vboIndexBuffer[0]);

Vector3f partPos;

for (int i = 0; i < m_numParticles; i++) {
    partPos = m_particleList[i].m_pos;          
    glTranslatef(partPos.x, partPos.y, partPos.z);
    glDrawElements(GL_TRIANGLE_STRIP, mNumberOfIndices, 
        GL_UNSIGNED_SHORT, 0);
    gl.glTranslatef(-partPos.x, -partPos.y, -partPos.z);
}

- Curtain

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你在使用什么数据类型来表示坐标等内容？如果你没有使用 GL_FLOAT 以外的其他类型，那么你可能会遇到（巨大的）性能下降。 - Rookie

@新手：我有浮点数值。 - Curtain

我知道这篇文章有点旧了，但是对于任何想知道的人，这里是我发现的一个很棒的教程。（我不是这个教程的作者）。http://www.opengl-tutorial.org/intermediate-tutorials/billboards-particles/particles-instancing/ - Thibault Reuille

Answer 1

从您的描述来看，似乎您为每个粒子都有一个独立的VBO。这不是正确的做法。应该将所有粒子放入一个单一的VBO中，并使用单个glDrawElements或glDrawArrays调用一次性绘制它们全部。如果可用，最好使用实例化。

- datenwolf

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谢谢回答，但我为每个粒子重用相同的VBO。然后，我只是使用 glDrawElements() 循环遍历每个粒子。问题在于这太多次调用 glDrawElements()，我不清楚应该如何解决它。 - Curtain

答案很明显：使用单个绘制调用绘制整个粒子系统。 - kvark

@kvark：这对我来说不是一个很大的惊醒。问题是，由于每个粒子都需要自己的位置，所以哪种方法是最好的？在绘制时修改VBO吗？ - Curtain

将它们全部一次性放入单个VBO中。将其作为未连接面的单个（大）网格。粒子1和索引0,1,2,3，粒子2在索引4,5,6,7等处。 - datenwolf

@datenwolf：谢谢，我回家后会试一下。 :) - Curtain

朱利安·阿桑奇。关键是：粒子位置数据仍然会从系统内存传输到VRAM以进行绘制。在您当前的实现中，它以内部uniforms的形式传递，通过glTranslate设置。如果您将粒子位置作为VBO的一部分，并每帧更改它，那么仍将有相同数量的数据传输总线。但绘图操作将更快。 - kvark

Answer 2

稍微解释一下datenwolf所说的，只需将所有粒子索引打包到一个索引缓冲区中，并使用单个glDrawElements调用绘制所有粒子。这意味着您不能再使用三角形条带，而是要使用三角形集，但这不应该是太大的问题。

否则，如果您的硬件支持实例渲染（或更好的实例数组），则可以通过从每个粒子的相应数组中获取位置和texCoord数据，并将单个粒子渲染n次来完成。然后，您仍然需要在顶点着色器中计算四个角的位置和texCoord数据（假设您为每个粒子绘制一个四边形），因为使用实例数组时，您仅获得每个实例（粒子）的一个属性。

您还可以使用几何着色器创建粒子的四边形，并仅渲染单个点集，但我认为这可能比实例化慢，考虑到SM4 / GL3硬件很可能也支持实例化。

- Christian Rau

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谢谢回答。好的，那么我需要将所有粒子放入一个单独的VBO中，其中包含正确的x、y和z坐标（我可以跳过它们的转换），因为它们需要在不同的位置渲染。然而，在绘制时上传新的VBO到OpenGL是否高效，因为位置总是会改变？ - Curtain

@Julian 只需将位置缓冲区设置为 GL_DYNAMIC_DRAW（甚至是 GL_STREM_DRAW？），并在每帧更新它（使用 glMapBuffer 或 glBuffer(Sub)Data），这应该比您当前的解决方案快。 - Christian Rau

谢谢，等我到电脑前尝试一下。 :) - Curtain