分析和优化使用PowerVR GPU的Cocos2d-x游戏引擎 - 全文

最近，我们与ChukongTechnologie合作，开发Cocos2d-x游戏引擎。我们将对此更新一系列相关文章，本文是第一篇。本文中，我将简单概述基于图形演示即Fantasy Warrior 3D的Cocos2d-x的分析和优化过程。

何为Cocos2d-x？

Cocos2d-x是一套用C++编写的开源及跨平台游戏开发工具。其引擎是世界上最流行的开源游戏引擎，且根据最新的AppBrain数据，这也是Google Play使用的继Unity之后第二大流行的游戏引擎。

引擎历来都是2 D。然而过去几年里，ChukongDUI1引擎多元化，并添加3 D渲染来扩充其广受欢迎的2 D工具集。

何为Fantasy Warrior 3D？

Fantasy Warrior 3D是一款使用Cocos2d-x 3.4的展示项目。其在Cocos2d-x中是导入演示，覆盖了多个3D核心功能：
? Sprite3D
? 动画3D
? 网格
? 布告板
? 摄像机
? 灯光
? 新音频引擎

其主要目的是向开发者展示如何使用Cocos2d-x创建3D游戏，且其是一个理想的开端，可对使用Cocos2d-x及PowerVR SDK工具集而创建的图形应用程序进行优化。

其代码放在GitHub上，且在MIT许可证下进行分配：
https://github.com/chukong/SampleGame-FantasyWarrior3D

PowerVR GPU架构概述

首先，让我们浏览一下PowerVR TBDR架构。

该架构有两个主要特点：镶嵌和延迟渲染。
镶嵌是用于提高显示器上图像渲染效率的过程。它将几何数据分为小的矩形区域，这些矩形区将显示为一个图像，即拼贴。

分别对每个拼贴进行栅格化和加工。长远来看，这对处理能力的需求更低，这是因为GPU可以使用片上缓冲对颜色、深度和模板缓冲区进行读取－修改－编写操作，而不是在系统内存中收发数据而浪费带宽。

延迟的情况下，有一个隐藏面消除（HSR）的过程，可以完全排除透支。

在典型的IMR架构中，上方显示的场景为红色和紫色，但即使被接近的形状弄得含糊不清，场景的颜色也可以被计算。不过，我们的架构可以在着色器操作之前确定不透明片段的能见度，这可使GPU放弃所有片段的着色操作，不产生最终的图像颜色。排除多余的片段着色操作可以节省时间和处理功率。若您对TBDR感兴趣，可点击此处获取更多资讯。

分析图像处理器

为获得最佳性能，开始分析时需遵循三个原则。

? 使用合适的工具对性能进行分析，然后使用分析数据来识别瓶颈问题
? 找出应用程序中的瓶颈所在
? 修改程序，消除瓶颈问题

例如，如果有尚未压缩的纹理文件，而您又想减少内存带宽，您需要压缩纹理文件才能获得更好的性能。

常被忽略的一大重要要素是，可以完成整个周期并回到第一步，再运用分析工具来验证性能是否已经改善。这样进行回归分析，便不必再在应用程序中植入漏洞，避免性能损耗。

以下为完成上述步骤可使用的免费工具。

用于性能分析的PowerVR图像工具集

我们PowerVR工具和SDK可以为开发人员提供分析和调试工具。包括：

? PVRTune (图形核心性能分析工具)
? PVRTrace (OpenGL ES分析工具)
? PVRMonitor (Android应用程序，可查看实时硬件性能统计数据)
? PVRScope (在应用程序中集成PVRTune功能的工具)
? PVRShaderEditor(着色器代码优化工具)。

PVRTune

PVRTune是一个实时硬件性能分析软件。它在设备上实时运行，让您可以看到所有来自GPU的数据，如定时数据。它还使您可以快速查看CPU和GPU性能，有助于缓解性能瓶颈。

结合PVRTrace记录库，PVRTune可以捕获OpenGL ES API使用数据，如API调用时间和计数器(如，已提交的每帧的三角形数量和每帧的纹理修改数量)。PVRTrace库还允许用户实时修改OpenGL ES渲染状态，如使所有纹理样本使用存储在图形核心缓存区的2×2图像。

想了解更多PVRTune资讯，请点击此处。

PVRTrace

PVRTrace是OpenGL ES调用记录库和实用程序。该工具可以拦截OpenGL ES调用，并保存到一个文件中，保存的调用可以在其他设备或台式机上运行。这样，便可以集中关注应用程序的图形API调用，而不用花费精力研究应用程序的渲染引擎代码。

记录可以在其他设备的Linux系统、Windows等上运行，以确定其在哪些系统中可以运行。PVRTrace也是一个图形用户界面(GUI)，可以分析API调用流，并允许以用户友好的方式对调用进行简单的检测。该工具一个强大的功能便是静态分析，可以反馈API中的错误信息，如哪些未压缩纹理已经被使用。

想了解更多PVRTrace资讯，请点击此处。

PVRMonitor

此工具是Android应用程序，可以查看实时硬件性能统计数据。统计数据显示信息有关CPU上的处理器使用情况和PowerVR图形硬件，对性能的影响可以忽略不计。

数据展现形式为条形图，可以实时更新，并覆盖整个正在运行的应用程序。

想了解更多PVRMonitor资讯，请点击此处。

预告内容和扩展阅读

下一篇文章中，我将阐释如何使用上述工具来分析参考设备上Fantasy Warrior 3D的性能。

以下有关此类优化系列的文章，请供参考：

? 分析和调试PowerVR图形工具
? PowerVR图形SDK工具说明：PVRTune GUI基础
? PowerVR图形SDK工具说明:使用PVRTune分析渲染
? PowerVR图形SDK工具说明：PVRTraceGUI基础
? PowerVR图形SDK工具说明：使用PVRTrace获取渲染
? PowerVR图形SDK工具说明：PVRTraceGUI的高级性能
? PVRTraceGUI内的规则表达式搜索