OpenGL 渲染大量动态 2D 圆

OpenGL rendering large amounts of dynamic 2D circles

本文关键字：动态 2D OpenGL      更新时间：2023-10-16

我在这里看到了一篇关于这个主题的类似帖子，但是，我的问题有点不同。

我有一个 2D 图，它将由不同位置、不同大小的圆组成。目前，我的渲染方案使用显示列表来存储预先绘制的圆圈，用户可以使用 glScalef/glTranslatef 主动调整大小和转换该圆圈。但是，由于我渲染了数千个圆圈，因此调整大小和绘制变得非常慢。每个圆可以有不同的半径和颜色，因此这些事情必须在循环内完成。

当用户更改圆圈的大小时，我可以尝试哪些方法来提高圆渲染的速度？我已经像上面的链接一样研究了 VBO，但对于这种类型的应用程序，我的对象大小不断变化，我将获得多少性能提升是模棱两可的。

因为我正在渲染数千个圆圈，所以调整大小和绘制变得非常慢

仅使用顶点阵列，在具有 10,000 个圆圈的英特尔核芯显卡 3000 上每帧大约 60 毫秒：

// g++ -O3 circles.cpp -o circles -lglut -lGL
#include <GL/glut.h>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;
// returns a GL_TRIANGLE_FAN-able buffer containing a unit circle
vector< float > glCircle( unsigned int subdivs = 20 )
{
    vector< float > buf;
    buf.push_back( 0 );
    buf.push_back( 0 );
    for( unsigned int i = 0; i <= subdivs; ++i )
    {
        float angle = i * ((2.0f * 3.14159f) / subdivs);
        buf.push_back( cos(angle) );
        buf.push_back( sin(angle) );
    }
    return buf;
}
struct Circle
{
    Circle()
    {
        x = ( rand() % 200 ) - 100;
        y = ( rand() % 200 ) - 100;
        scale = ( rand() % 10 ) + 4;
        r = rand() % 255;
        g = rand() % 255;
        b = rand() % 255;
        a = 1;
    }
    float x, y;
    float scale;
    unsigned char r, g, b, a;
};
vector< Circle > circles;
vector< float > circleGeom;
void init()
{
    srand( 0 );
    for( size_t i = 0; i < 10000; ++i )
        circles.push_back( Circle() );
    circleGeom = glCircle( 100 );
}
void display()
{
    int beg = glutGet( GLUT_ELAPSED_TIME );
    glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT );
    glMatrixMode( GL_PROJECTION );
    glLoadIdentity();
    double w = glutGet( GLUT_WINDOW_WIDTH );
    double h = glutGet( GLUT_WINDOW_HEIGHT );
    double ar = w / h;
    glOrtho( -100 * ar, 100 * ar, -100, 100, -1, 1);
    glMatrixMode( GL_MODELVIEW );
    glLoadIdentity();
    glEnableClientState( GL_VERTEX_ARRAY );
    glVertexPointer( 2, GL_FLOAT, 0, &circleGeom[0] );
    for( size_t i = 0; i < circles.size(); ++i )
    {
        Circle& c = circles[i];
        c.scale = ( rand() % 10 ) + 4;
        glPushMatrix();
        glTranslatef( c.x, c.y, 0 );
        glScalef( c.scale, c.scale, 0 );
        glColor3ub( c.r, c.g, c.b );
        glDrawArrays( GL_TRIANGLE_FAN, 0, circleGeom.size() / 2 );
        glPopMatrix();
    }
    glDisableClientState( GL_VERTEX_ARRAY );
    glutSwapBuffers();
    int end = glutGet( GLUT_ELAPSED_TIME );
    double elapsed = (double)( end - beg );
    cout << elapsed << "ms" << endl;
}
void timer(int extra)
{
    glutPostRedisplay();
    glutTimerFunc(16, timer, 0);
}
int main( int argc, char **argv )
{
    glutInit( &argc, argv );
    glutInitDisplayMode( GLUT_RGBA | GLUT_DOUBLE );
    glutInitWindowSize( 600, 600 );
    glutCreateWindow( "Circles" );
    init();
    glutDisplayFunc( display );
    glutTimerFunc(0, timer, 0);
    glutMainLoop();
    return 0;
}
基于ARB_instanced_arrays的

实例化可能是最干净的。

您将有一个带有 M 顶点的圆，您将绘制

N 次，将每个圆的 x/y 位置、半径和颜色存储为顶点属性，并适当地使用glVertexAttribDivisor()。

如果您想要半径自适应LOD，则会变得更加棘手。 为此，您可能需要深入研究几何着色器。

其次，使用带有 glDrawElementsInstanced 或 glDrawArraysInstanced 的实例化数组作为干净的解决方案，可以很好地转移到其他类型的几何体。

如果你想/需要坚持OpenGL 2（例如，必须在iThing上运行）并且你只需要圆圈，也考虑点精灵。每个圆的原点是点顶点值。将半径存储为纹理坐标的 S 值、表面法线的 X 值等。启用混合、GL_PROGRAM_POINT_SIZE，也许是点平滑;并编写一个顶点着色器，仅将gl_PointSize设置为所需的半径。即时圆圈。

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