教程

OpenGLES入門教程1-Tutorial01-GLKit
OpenGLES入門教程2-Tutorial02-shader入門
OpenGLES入門教程3-Tutorial03-三維變換
OpenGLES入門教程4-Tutorial04-GLKit進階
OpenGLES進階教程1-Tutorial05-地球月亮
OpenGLES進階教程2-Tutorial06-光線
OpenGLES進階教程3-Tutorial07-粒子效果
OpenGLES進階教程4-Tutorial08-幀緩存
OpenGLES進階教程5-Tutorial09-碰碰車
這一次的是性能優(yōu)化。

概要

渲染的優(yōu)化不是僅僅提高渲染的速度，超過60Hz的渲染速度沒有任何意義，用戶永遠看不到這些信息。同時在考慮用電消耗的情況下，30Hz的刷新率能延長電池的使用時間。
以下的渲染優(yōu)化策略總是管用的：

• 減少I/O
• 渲染更少的幾何對象
• 減少內存訪問

效果展示

核心思路

通過減少渲染的幾何對象，在不影響顯示效果的前提下，盡可能減少需要繪制的圖元。
在一個場景中，很多物體是處于平截體外部，這些物體是用戶永遠看不到的對象。

具體細節(jié)

a.測試點是否在平截體內

計算眼睛到當前測試點的向量，提取這個向量關于平截體X、Y、Z軸的分量，分別進行判斷。

• 1、計算眼睛到當前測試點的向量。

    // eye到point的向量
    const GLKVector3 eyeToPoint = GLKVector3Subtract(frustumPtr->eyePosition, point);

• 2、測試Z軸分量，這個分量要在區(qū)間[nearDistance, farDistance]。如果是，繼續(xù)步驟3。

    // z軸分量
    const GLfloat pointZComponent = GLKVector3DotProduct(eyeToPoint, frustumPtr->zUnitVector);
    
    if(pointZComponent > frustumPtr->farDistance || pointZComponent < frustumPtr->nearDistance)
    {
        result = AGLKFrustumOut;
    }

• 3、Y軸分量要小于被測點所在的平截體高度，高度的可以通過Z軸分量*視角/2的正切值計算。如果在區(qū)間內，繼續(xù)步驟4。

        // y軸分量
        const GLfloat pointYComponent =
        GLKVector3DotProduct(eyeToPoint,
                             frustumPtr->yUnitVector);
        const GLfloat frustumHeightAtZ = pointZComponent * frustumPtr->tangentOfHalfFieldOfView;
        
        if(pointYComponent > frustumHeightAtZ || pointYComponent < -frustumHeightAtZ)
        {
            result = AGLKFrustumOut;
        }

• 4、X軸分量要小于被測點鎖在的平截體的寬度，寬度可以通過平截體高度值 * 寬高比。

          //X軸分量
            const GLfloat pointXComponent =
            GLKVector3DotProduct(eyeToPoint,
                                 frustumPtr->xUnitVector);
            const GLfloat frustumWidthAtZ = frustumHeightAtZ *
            frustumPtr->aspectRatio;
            
            if(pointXComponent > frustumWidthAtZ ||
               pointXComponent < -frustumWidthAtZ)
            {
                result = AGLKFrustumOut;
            }

b.判斷球體是否在平截體內

測試球體會測試點更復雜，同樣是對比X/Y/Z軸分量，在判斷的范圍加上半徑的距離。
但是，考慮下面的情況

把半徑乘以特定的因子。

如下圖，考慮球體被外切情況，得出相應的放大因子。

• 1、Y軸因子

sphereFactorY = 1.0f/cosf(halfFieldOfViewRad);

• 2、X軸因子

    const GLfloat angleX = atanf(frustumPtr->tangentOfHalfFieldOfView * aspectRatio);
    frustumPtr->sphereFactorX = 1.0f/cosf(angleX);

擴展

• 場景圖（scene graph）輔助剔除
  用樹形數(shù)據(jù)結的幾何對象層次組織。樹形結構有一個根元素。根元素是子元素的父，子元素可能是其他元素的父。參考Cocoa的視圖層次結構，2DUIView實例的場景圖。同樣的概念也使用與3D對象的層次結構。如果父元素在平截體外部，根據(jù)定義所有它的子元素也在平截體外部，沒有必要再單獨測試每個子元素。
  關鍵詞：Ochre 八叉樹。

• 減少緩存復制
  為GPU提供一個頂點屬性緩存后，用CPU處理另一個。在所有渲染指令發(fā)送完后，通過glBindBuffer()函數(shù)來切換緩存。（蘋果公司官網(wǎng)有例子，OpenGLESApplicationDesign.html）

• 減少狀態(tài)變換
  OpenGL ES上下文存儲了大量的用于控制渲染運算的信息。信息緩存可能在CPU控制的內存，也可能在GPU的寄存器。
  調用glEnable(GL_DEPTH_TEST)多次會浪費時間更新上下文的狀態(tài)，即使值是相同的。

• OES
  OES擴展是OpenGL ES標準的維護者，提出的一個非標準的擴展。

思考

為什么FPS會在20FPS和30FPS之間擺動？
繪制 和 顯示 并不一樣。
通過CADisplayLink（hardware generated），繪制的速率可能是60FPS。
如果繪制的時間超過1/60s，理論上幀率最多為30FPS。
想象一條1s的線段，分隔成60小段，每個小段的起點都可以作為繪制的起點。
如果繪制的時間超過1/60s，那么繪制的終點會延伸到第二個小段。
這樣，一條1s的線段，最多有30個繪制的時間段。

Since CADisplayLink is hardware generated the only thing you can do with it is divide the time, that's what the frameInterval is there to do.
frameInterval = 1 gets you 60 fps
frameInterval = 2 gets you 30 fps
frameInterval = 3 gets you 20 fps
I use a lot frameInterval = 5 for menus for example, it still gives me 12fps (about the minimum for reasonable simple animation) and the battery consumption reduces drastically.

你能得到FPS，但是它不代表真正的性能，每幀持續(xù)時間是一個更佳選擇。FPS不能線性評判性能表現(xiàn)。

For example, if your FPS goes from 30 to 20, then that's a pretty significant decrease in frame performance time (33 ms to 50 ms)
However if your FPS goes from 2000 to 400, that's a miniscule difference in real time (only 2ms difference).

最后，即使你自己通過自定義線程（不采用CADisplayLink），把繪制時間的空缺填補，實際上繪制的速率并不會變快。

總結

主要講解的是數(shù)學部分的知識，OpenGL ES的部分沒有引入新的技術點。
工作原因，以后更新會慢一些。能看到這里，你也是喜歡技術的，謝謝支持。來一波關注和喜歡如何 -> 我會加油更新。
附上源碼