#Sorting

对于多个 Meshes,多个 Materials 的情况,可以通过排序将同一种 Material 的 Mesh 放在一起减少 Render State 的切换,如下所示:
重新排序以减少 State 切换

#Batching

在排序完,仍然存在的问题是多个 Meshes 会造成多个 Commands 进而引起过多开销。因此应当将多个 Meshes 结合在一起,通过一次 Draw Call 进行渲染。在调用 API 前将多个 Meshes 合并在一起的过程称为 Batch

Batching

在 RAM 中将多个 Mesh 结合在一起也是需要开销的(CPU 时间),因此通常选择将静态的 Mesh,如房子,石头等Batch 在一起。 而如果是一系列运动的子弹,因为它们的位置每帧都会移动,所以相当于每帧都需要重新 Batch,这会造成巨大的开销。

Batch 还会造成一个额外的问题。在未进行 Batch 时,如果一个 Mesh 在 Frustum 外,则它会被直接 Cull 掉。但如果将多个 Meshes Batch 成一个大 Mesh,则即使只有其中的一小部分处在 Frustum 中,整个 Mesh 仍然会被认为需要被绘制。

因此相对于 Batching,更好的解决方法是 Instancing

#Instancing

Instancing 是提交一次 Mesh,但会告知 GPU 绘制多次,并在 RAM 中指定每次绘制时需要用的状态。因此 Instancing 适合同一个 Mesh 要多次绘制的情况,如草,子弹。示意图如下所示:
Instancing

#Multi-Material Shader

为了解决 Book3 中提到的 Meshes and Multi-Materials 导致多 Draw Call 的问题,一个解决思路是将多个材质需要用到的数据合并在一个 Shader 中,相当于将多个 Material 合并成了一个 Material。

如原来每个材质需要一个 Diffuse Texture,一个 Normal Texture,可以使用一个包含两个 Diffuse Texture, 两个 Normal Texture 的材质来取代原来的两个材质,并在 Shader 中通过 Blending 的方式达成之前的效果。

这种实现方式虽然减少了 DrawCall 的数量,但会造成 Blending 的大量额外开销,因此最终性能可能反而下降。

#Skinned Meshes

如之前的描述,如果需要通过 Batch 来解决多个子弹占用多个 Draw Call 的问题,则会因为子弹需要每帧移动而造成每帧重新 Batch,这会造成巨大的开销。

有一个解决思路是将所有这些子弹结合在一起作为 Skinned Mesh,其中每个子弹作为一个 Bone,在后续的帧中只需要更新这些 Bone 的位置,而不需要重新进行合并。

当出现了子弹增加或减少时,则需要重新合并 Mesh

#Reference

Render Hell – Book IV | Simon schreibt.