Instancing を使ったスプライト描画とシーングラフ

承前

OpenGL で Instancing を使った高速なスプライト描画の実験用のコードを公開した https://github.com/kabies/sprite-instancing

ついでに動作するWebGL版をここに置いておく（重いので注意）

• Instancing
  • 1024 sprites
  • 2048 sprites
  • 4096 sprites
  • 8192 sprites
  • 16384 sprites
  • 32768 sprites
• SDL
  • 1024 sprites
  • 2048 sprites
  • 4096 sprites

MacBook Air 11inch (Intel HD Graphics 5000)での参考値はこんなものであった。

sprites	SDL@Firefox	SDL@Safari	instancing@Firefox	instancing@Safari
1024	60	60
2048	35	33
4096	20	20	60	60
8192			60	60
16384			55	60
32768			30	32

texture_z としてテクスチャの指定を渡しているのは、当初テクスチャ配列を使おうと思っていた名残。 OpenGL ES 2.0 / WebGL 1.0 にテクスチャ配列が見当たらなかったのでテクスチャユニットを代替にしている。

このバージョンでは、シェーダー内でスプライトの座標変換を行なっている。 シーングラフベースのシステムを組む場合、これをC側に持って来る必要があり、行列と三角関数の計算でCPU負荷が上がる。

実際シーングラフを実装してみたところ、8,192スプライトで160FPS、16,384スプライトで100FPS 程度まで性能が落ちた。

sprites	in shader	in cpu
4096		190FPS
8192	250FPS	160FPS
16384	200FPS	100FPS

CPU負荷の問題は WebGL+WASM でさらに顕著で、例えば角度計算が入るかどうかによってかなり負荷が変わる。 角度が全て0度の場合と、全スプライトを10度傾けた場合の比較が以下。

sprites	0 deg	10 deg
2048	60FPS	60FPS
4096	60FPS	35FPS
8192	35FPS	18FPS

この辺はWASMにSIMDが導入されると変わりそう。

ここにさらにmrubyでロジックを実装できるようにしたら、結構遅くなりそうだなぁ…。