Babylonjs影响性能/帧率的原因

一、官方教程

https://doc.babylonjs.com/features/featuresDeepDive/scene/optimize_your_scene

使用 TransformNode 而不是 AbstractMesh 或空网格
减少着色器开销
减少世界矩阵计算
冻结活动网格
未更新边界信息
指针移动时未选取场景
减少绘制调用
减少对 gl.clear（）的调用
使用深度预通道
使用未编制索引的网格
关闭/打开 AdaptToDeviceRatio
阻塞脏机构
使用 Animation Ratio
处理丢失的 WebGL 上下文
具有大量网格的场景
更改网格剔除策略
性能优先模式
向后兼容模式（默认）
中间模式
激进模式
仪表
EngineInstrumentation
场景 Instrumentation
检查员
VR/XR 场景

二、GPT教程

在 Babylon.js 中，影响帧率的因素主要包括以下几个方面，以及相应的解决方法：

1. 顶点数量

原因：

较多的顶点会增加 GPU 的负担，因为每个顶点都需要进行变换和光照计算。

解决方法：

简化模型：使用低多边形模型或进行网格简化。
使用细节层次（LOD）：根据距离动态切换不同复杂度的模型。

2. 网格数量

原因：

多个网格会增加绘制调用（draw calls），增加 CPU 和 GPU 之间的通信开销。

解决方法：

合并网格：将多个网格合并为一个，以减少绘制调用。
使用实例化：对于重复的对象，使用实例化技术可以显著减少绘制调用。

3. 材质和着色器复杂度

原因：

复杂的材质和着色器会增加计算负担。

解决方法：

简化材质：使用简单的材质和着色器。
优化着色器：减少不必要的计算，使用更高效的算法。

4. 纹理大小和数量

原因：

大量或高分辨率的纹理会占用显存，影响渲染性能。

解决方法：

压缩纹理：使用压缩纹理格式（如 DDS）。
减少纹理分辨率：降低纹理的分辨率，尤其是在不影响视觉效果的情况下。

5. 动态效果

原因：

动态效果如粒子系统、动画和实时光照会增加计算复杂度。

解决方法：

优化动画：减少骨骼动画的复杂度，使用 GPU 骨骼动画。
优化粒子系统：减少粒子数量或使用简化的粒子效果。
使用预计算光照：如果可以，使用光照贴图或其他预计算光照技术。

6. 光源数量

原因：

较多的光源会显著增加计算负担。

解决方法：

限制光源数量：尽量减少场景中的光源数量。
使用环境光照：结合环境光照减少对实时光源的依赖。

7. 阴影

原因：

实时阴影计算复杂，尤其是多个光源的阴影。

解决方法：

减少阴影光源：只为关键光源启用阴影。
使用简单阴影：如使用软阴影或降低阴影分辨率。

8. 后处理效果

原因：

后处理效果（如模糊、景深）会增加渲染时间。

解决方法：

优化或减少后处理效果：仅在需要时使用，或简化效果。

通过合理优化这些方面，可以显著提高 Babylon.js 项目的帧率和性能

绘制调用介绍

绘制调用（draw calls）是指 CPU 向 GPU 发出的命令，用于绘制图形。每个绘制调用通常涉及多个步骤，包括设置状态、绑定资源和执行渲染命令。绘制调用的次数对性能影响很大，因为每次调用都需要 CPU 和 GPU 之间的通信。

绘制调用的影响

CPU 开销：
- 每个绘制调用都需要 CPU 准备和发送数据给 GPU，这会占用 CPU 时间。
GPU 开销：
- 每个调用需要 GPU 切换状态和处理新的指令，这可能导致性能瓶颈。
通信开销：
- CPU 和 GPU 之间的通信是一个有限资源，过多的调用会导致瓶颈。

如何减少绘制调用

合并网格：
- 将多个小网格合并为一个大网格，减少调用次数。
使用实例化：
- 对于重复的对象（如树木、建筑），使用实例化技术，只需一次调用即可绘制多个实例。
批处理渲染：
- 将具有相同材质和渲染状态的对象进行批处理，一次性发送给 GPU。
简化材质切换：
- 尽量减少材质和渲染状态的切换，因为每次切换都可能导致新的绘制调用。
使用细节层次（LOD）：
- 根据对象距离动态切换不同复杂度的模型，减少不必要的调用。

优化建议

合理组织场景：尽量减少需要单独渲染的对象数量。
优化资源绑定：减少纹理、着色器和其他资源的频繁切换。
使用合适的渲染技术：如延迟渲染（deferred rendering）在复杂场景中可以减少绘制调用。

通过这些优化方法，可以有效减少绘制调用的数量，提高渲染性能。

在 Babylon.js 中，对于重复的对象（如树木、建筑），可以使用实例化技术来优化渲染性能。实例化技术允许你在场景中重复渲染同一个网格对象，而只需一次绘制调用（draw call），从而显著提高性能。

以下是如何在 Babylon.js 中使用实例化技术的详细步骤和示例：

1. 什么是实例化？

实例化（Instancing）是一种 GPU 优化技术，允许你通过共享同一个几何数据（网格数据）来渲染多个对象。这些对象可以有不同的位置、旋转和缩放，但它们的几何形状和材质是相同的。

2. 如何在 Babylon.js 中使用实例化？

方法 1：使用 `createInstance` 创建实例

Babylon.js 提供了 createInstance 方法，可以基于一个原始网格（称为源网格）创建多个实例。

javascript复制代码// 创建一个基础网格（源网格）
const sourceMesh = BABYLON.MeshBuilder.CreateBox("sourceBox", { size: 1 }, scene);

// 创建多个实例
for (let i = 0; i < 10; i++) {
    const instance = sourceMesh.createInstance("instance" + i);
    // 设置实例的位置、旋转和缩放
    instance.position = new BABYLON.Vector3(i * 2, 0, 0); // 每个实例在 X 轴上间隔 2
    instance.rotation = new BABYLON.Vector3(0, Math.PI / 4 * i, 0); // 每个实例有不同的旋转
    instance.scaling = new BABYLON.Vector3(1, 1 + i * 0.1, 1); // 每个实例有不同的缩放
}

特点：

createInstance 会创建一个与源网格共享几何数据的实例。
实例可以有独立的位置、旋转和缩放，但它们的材质和顶点数据是共享的。
所有实例会共享同一个绘制调用（draw call），极大地提高性能。

方法 2：使用 `thinInstanceAdd` 创建大量实例

当需要大量实例（如上千个对象）时，可以使用 thinInstance 技术。thinInstance 更高效，因为它不会为每个实例创建单独的对象，而是直接在 GPU 上管理实例数据。

javascript复制代码// 创建一个基础网格（源网格）
const sourceMesh = BABYLON.MeshBuilder.CreateBox("sourceBox", { size: 1 }, scene);

// 准备实例变换矩阵
const instanceMatrices = [];
for (let i = 0; i < 1000; i++) {
    const matrix = BABYLON.Matrix.Translation(i % 10 * 2, Math.floor(i / 10) * 2, 0); // 创建平铺的实例位置
    instanceMatrices.push(matrix);
}

// 添加实例化数据
sourceMesh.thinInstanceAdd(instanceMatrices);

特点：

thinInstanceAdd 使用变换矩阵直接在 GPU 上管理实例的变换。
不会为每个实例创建独立的 JavaScript 对象，性能更高。
适用于需要大量重复对象的场景，例如森林、建筑群等。

3. 两种实例化方法的对比

特性	`createInstance`	`thinInstanceAdd`
适用场景	少量（几十到几百个）实例	大量（上千个）实例
独立控制	每个实例是独立的对象，可单独控制	实例数据直接在 GPU 上管理
内存占用	每个实例占用少量内存	几乎没有额外的内存开销
性能	较高，但不如 `thinInstance` 高	性能最高

4. 注意事项

材质共享：
- 所有实例必须共享同一个材质。如果需要不同的材质，则无法使用实例化技术。
动态更新：
- 对于 createInstance，可以动态更新实例的属性（如位置、旋转）。
- 对于 thinInstanceAdd，需要通过调用 thinInstanceSetMatrixAt 或 thinInstanceBufferUpdated 来更新实例数据。
光照和阴影：
- 实例化的对象可以正确投射和接收阴影，但需要为源网格启用阴影。
javascript复制代码sourceMesh.receiveShadows = true; sourceMesh.castShadows = true;
碰撞检测：
- createInstance 的实例支持碰撞检测。
- thinInstance 的实例不支持默认的碰撞检测，因为它们没有独立的对象。

babylonjs 如何使用压缩纹理格式（如 DDS）

在 Babylon.js 中，使用压缩纹理格式（如 DDS）可以显著减少纹理占用的内存，提高加载和渲染性能。以下是如何在 Babylon.js 中使用压缩纹理的步骤：

1. 准备压缩纹理

使用工具（如 Photoshop 插件、KTX2 转换工具或其他专用软件）将纹理转换为 DDS 格式。
确保生成的 DDS 纹理支持你目标平台的压缩格式（如 DXT1、DXT5 等）。

2. 加载压缩纹理

在 Babylon.js 中，可以直接加载 DDS 格式的纹理：

javascript复制代码// 创建场景
const scene = new BABYLON.Scene(engine);

// 加载 DDS 纹理
const ddsTexture = new BABYLON.Texture("path/to/your/texture.dds", scene);

// 应用到材质
const material = new BABYLON.StandardMaterial("material", scene);
material.diffuseTexture = ddsTexture;

// 创建一个网格并应用材质
const sphere = BABYLON.MeshBuilder.CreateSphere("sphere", { diameter: 2 }, scene);
sphere.material = material;

3. 使用 KTX2 格式

KTX2 是一种现代的压缩纹理格式，支持多种压缩算法（如 ASTC、ETC2、BC7），并且具有更好的跨平台支持。

转换为 KTX2

使用工具（如 toktx）将纹理转换为 KTX2 格式。

加载 KTX2 纹理

javascript复制代码// 加载 KTX2 纹理
const ktx2Texture = new BABYLON.Texture("path/to/your/texture.ktx2", scene);

// 应用到材质
const material = new BABYLON.StandardMaterial("material", scene);
material.diffuseTexture = ktx2Texture;

// 创建一个网格并应用材质
const box = BABYLON.MeshBuilder.CreateBox("box", { size: 2 }, scene);
box.material = material;

4. 优势

减少内存占用：压缩纹理占用的显存更少。
提高加载速度：文件大小更小，网络传输更快。
提高渲染性能：GPU 可以更高效地处理压缩纹理。

5. 注意事项

确保你的目标平台支持所使用的纹理压缩格式。
不同平台可能支持不同的压缩格式，考虑使用多种格式以适应不同设备。
在开发环境中测试压缩纹理的视觉效果，以确保质量符合要求。

通过使用压缩纹理格式，Babylon.js 项目可以在性能和资源管理上获得显著提升。

babylonjs 中如何使用LOD技术

在 Babylon.js 中，使用 LOD（Level of Detail，细节层次）技术可以根据对象与摄像机的距离动态切换不同复杂度的模型，从而提高渲染性能。以下是如何在 Babylon.js 中使用 LOD 技术的步骤：

1. 创建不同细节层次的模型

首先，为你的对象创建多个不同复杂度的模型。例如，一个高细节的模型用于近距离显示，一个低细节的模型用于远距离显示。

2. 使用 `addLODLevel` 方法

在 Babylon.js 中，你可以使用 addLODLevel 方法为网格添加不同的 LOD 级别。

javascript复制代码// 创建场景
const scene = new BABYLON.Scene(engine);

// 创建高细节模型
const highDetailMesh = BABYLON.MeshBuilder.CreateSphere("highDetail", { segments: 32, diameter: 2 }, scene);

// 创建中等细节模型
const mediumDetailMesh = BABYLON.MeshBuilder.CreateSphere("mediumDetail", { segments: 16, diameter: 2 }, scene);
mediumDetailMesh.setEnabled(false); // 初始时禁用

// 创建低细节模型
const lowDetailMesh = BABYLON.MeshBuilder.CreateSphere("lowDetail", { segments: 8, diameter: 2 }, scene);
lowDetailMesh.setEnabled(false); // 初始时禁用

// 为高细节模型添加 LOD 级��
highDetailMesh.addLODLevel(10, mediumDetailMesh); // 距离 > 10 时使用中等细节模型
highDetailMesh.addLODLevel(20, lowDetailMesh);    // 距离 > 20 时使用低细节模型
highDetailMesh.addLODLevel(30, null);             // 距离 > 30 时不显示

// 添加材质（可选）
const material = new BABYLON.StandardMaterial("material", scene);
highDetailMesh.material = material;
mediumDetailMesh.material = material;
lowDetailMesh.material = material;

3. 解释

addLODLevel(distance, mesh)：为网格添加一个 LOD 级别。当摄像机与网格的距离大于 distance 时，使用指定的 mesh。
null 可以用于指定在某个距离之后不显示网格。

4. 优化提示

确保不同 LOD 模型的材质一致，以避免材质切换带来的性能开销。
选择合理的距离阈值，以在性能和视觉效果之间取得平衡。
LOD 技术对于复杂场景和大量对象的渲染性能提升尤为明显。

通过使用 LOD 技术，可以有效减少渲染负担，提升 Babylon.js 项目的整体性能。

Babylonjs影响性能/帧率的原因

一、官方教程

二、GPT教程

1. 顶点数量

2. 网格数量

3. 材质和着色器复杂度

4. 纹理大小和数量

5. 动态效果

6. 光源数量

7. 阴影

8. 后处理效果

绘制调用介绍

绘制调用的影响

如何减少绘制调用

优化建议

1. 什么是实例化？

2. 如何在 Babylon.js 中使用实例化？

方法 1：使用 createInstance 创建实例

方法 2：使用 thinInstanceAdd 创建大量实例

3. 两种实例化方法的对比

4. 注意事项

babylonjs 如何使用压缩纹理格式（如 DDS）

1. 准备压缩纹理

2. 加载压缩纹理

3. 使用 KTX2 格式

转换为 KTX2

加载 KTX2 纹理

4. 优势

5. 注意事项

babylonjs 中如何使用LOD技术

1. 创建不同细节层次的模型

2. 使用 addLODLevel 方法

3. 解释

4. 优化提示

性能监测方式

方法 1：使用 `createInstance` 创建实例

方法 2：使用 `thinInstanceAdd` 创建大量实例

2. 使用 `addLODLevel` 方法