高效绘制2D Sprite (位图) TIles

Question

我正在写一个2d的基于瓦片的引擎。目前，我的绘图例程使用C#绘制库在每次屏幕刷新时重新绘制每个可见的瓦片。我可以滚动和缩放来工作，一切看起来都像我想要的那样。但是这个例程很慢。现在我正在努力改进它。我有几个问题：

首先，我认为在每次刷新时重新绘制磁贴是不必要的(因为它们永远不会改变)。现在我正在尝试更改算法，以便在初始化时将整个地图写入单个位图，然后在绘制时剪切位图的正确部分。你认为这是正确的方法吗？(我也考虑过将图像留在背景中，然后滚动过去。但后来我决定，我不想画视野之外的东西。然而，也许这比剪切/粘贴更便宜？记忆与时间的问题？)

第二，据我所知，C#绘图例程没有使用图形处理器的全部功能。我想我应该试着用OpenGL (或者DirectX，但我更喜欢前者，因为它是多平台的)。这会有帮助吗？你知道OpenGL的任何平铺(或一般的像素绘制)教程吗？一本书的参考资料也会有所帮助。

我目前也不做多线程(事实上，我对多线程是什么只有一个模糊的概念)。我应该试着给抽屉穿多条线吗？或者OpenGL会让图形的多线程变得多余吗？

谢谢。

Answer 1

您计划使用哪种应用程序框架？高效绘图的技术在WinForms (Win32)和WPF中有很大的不同。

您说得对，.NET绘图例程没有充分利用GPU。使用DirectX或OpenGL，一种直接的优化方法是使用图像列表或显示列表将所有图像分片(或者至少是即时查看区域所需的所有分片加一点)预加载到GPU内存中。然后，您可以通过索引绘制瓦片N在x，y处在表面上绘制瓦片。这通常比使用存储在主系统内存中的位图在GPU表面上绘制要快得多，因为必须将绘制的每个瓦片的位图像素复制到GPU中，这会占用大量时间。当您可以在输出中的多个位置使用相同的图像瓦片时，按索引绘制也会使用更少的GPU内存。

OpenGL vs DirectX是你的选择，但DirectX的发展速度更快，提供了比OpenGL更多的硬件加速功能。Windows上的OpenGL驱动程序也有被硬件供应商忽视的名声。他们的主要关注点是DirectX驱动程序。

考虑一下你的2D tile应用程序是真的需要OpenGL还是DirectX。要求使用OpenGL或DirectX将减少可以运行应用程序的计算机数量，尤其是较旧的计算机。OpenGL和DirectX可能有些过头了。如果你聪明的话，你可以用普通的GDI做很多事情。

远离多线程，直到你有一个很好的理由去那里，并且你有一些线程的经验。多线程为某些计算环境提供了一些性能提升的奖励，但也带来了新的令人头疼的问题和新的性能问题。在你签约接受所有这些令人头疼的新问题之前，请确保好处是显著的。

一般来说，在屏幕上移动像素通常不适合多线程。您只有一个显示设备(在大多数情况下)，所以用多个线程尝试同时更改像素并不能很好地工作。借用项目管理的一句话:如果一个女人可以在9个月内生出一个孩子，你能用9个女人在1个月内生出1个孩子吗？;>

努力识别系统中不需要访问相同资源或设备的部分。这些都是并行线程运行的更好的候选者，而不是在屏幕上显示磁贴。

最好的优化是发现不需要完成的工作-例如，减少重新绘制瓷砖的次数，或者更改为索引模型，以便可以从GPU内存而不是系统内存中绘制瓷砖。

Answer 2

如果你想使用OpenGL，你最好的选择是SDL。在C#中使用OpenGL永远不会是可移植的，因为它将使用.NET包装器。

对于用C#编写游戏来说，XNA是一个很棒的工具，它应该比SDL提供更多的速度和灵活性(特别是.net端口)，以及更多的功能(尽管更多)。

对于您的剪切或滚动问题，最好的方法是滚动。当你使用GDI+ ( System.Drawing使用的)绘图时，内存的问题要比CPU小得多。你可以随时将地图分成几个部分，然后滚动这些部分，然后在必要时加载，如果它那么大的话。

Answer 3

我不熟悉OpenGL，但我用ManagedDX编写了一个基于瓦片的引擎(后来移植到了XNA)。ManagedDX已经过时了，但SlimDX项目仍在积极开发中。

使用DX，您可以将每个单独的磁贴加载到Texture中。(例如，使用Texture.FromFile()或Texture.FromStream() )，并让单个Sprite实例绘制它们。这一点表现得相当不错。我将纹理分组在一个简单的类中，使用Point或Vector2作为它们的位置，只在位置改变时设置它们，而不是每次调用draw方法时设置它们。我只在内存中为即时屏幕和一两个屏幕缓存磁贴，不需要更多，因为文件IO足够快，可以在滚动时获取新的磁贴。

struct Tile
{
    public Point Location;
    public Texture Texture;
}

Device device;
Sprite sprite;
List<Tile> tiles = new List<Tile>();

.ctor() {
    this.device = new Device(...)
    this.sprite = new Sprite(this.device);
}

void Draw() {
    this.device.Clear(ClearFlags.Target, Color.CornflowerBlue, 1.0f, 0);
    this.device.BeginScene();
    this.sprite.Begin(SpriteFlags.AlphaBlend);
    foreach (Tile tile in this.tiles) {
        this.sprite.Draw2D(tile.Texture, 
            new Point(0, 0), 0.0f, tile.Location, Color.White);
    }
    this.sprite.End();
    this.device.EndScene();
    this.device.Present();
}