Using correct multithreading in a game
我目前正在开发一款模拟可变形 3D 对象的 3D 游戏。对于可变形，我的意思是 3D 对象的几何形状在逐帧变化。游戏中有一个渲染循环，应该尽可能频繁地执行(至少 30 次/秒)以获得下降的帧速率。但我还在这个渲染循环中做另外两件事：计算新几何和计算轴对齐边界框层次结构 (AABVH)。我需要 AABVH 进行碰撞检测。在渲染 3D 对象之前完成几何和 AABVH 计算非常重要。计算新几何和 AABVH 是一项耗时的任务，因此我的帧速率迅速下降。因此，我的想法是在单独的线程中计算 AABVH。
这看起来像这样：
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Thread t;
public void Render(Object3D o) // renders 3D object { if (t != null) // wait until the new geometry got calculated { t.Join(); } o.RenderGeometry(); t = new Thread(() => o.CalcAABVH()); t.Start(); } |
我不是 C# 并行编程方面的专家，但我确信这不是一个好的解决方案。每一帧，都会创建、执行和销毁一个新线程，这会导致很大的开销。在我的情况下，一个好的解决方案会是什么样子？
- 这是在什么平台上的？ OpenGL？直连 11？你能在 GPU 上的着色器中进行几何修改吗？您能否简化变形网格以使其更合理并与 GPU 合作，例如使用蒙皮网格？多线程是非常复杂的，你真的想避免它，直到它是绝对必要的。现代 DX 使这变得更容易，因为您可以从多个线程等访问 DX 资源，但它仍然相当困难。如果您确实需要多线程，Gusdor 的建议是避免大多数复杂性的好方法。
- 当心;多线程不一定会提高应用程序的性能。只有当您有多个 CPU 内核并确保您的线程被安排在不同的内核上时，才能实现显着的性能提升。显然，硬件图形加速器是实现这一目标的好方法。 :-)
- @Luaan：它在 Windows 上的 OpenGL。你说得对，要做到这一点既昂贵又复杂。问题是我不仅要计算新几何图形，还要计算新几何图形的轴对齐边界框层次结构。我不能为此使用几何着色器。
- @MikeofSST：绝对正确！硬件图形加速器？从来没有听说过。这是什么？
- 对不起，我不够精确。我实际上在计算两件事：新几何和包围体层次结构。我已经编辑了我的问题。
您不应在几何图形更新时阻止下一帧的渲染。您也可以同步运行计算。阻止渲染会增加每一帧的总渲染时间，并对帧速率产生负面影响——这是您特别要避免的影响！
相反，使用一个标志来指示新几何图形的计算是否正在进行，如果是，则渲染旧几何图形。现在您需要 2 个几何体集 – 就像使用帧缓冲区一样，您在新几何体完成时交换它们。
最终结果是，某些帧可能没有您希望的最新几何图形可用。这在几何体计算时间较长的对象上会更加明显。无论如何，大多数游戏的图形编程都是烟雾缭绕的，所以不用担心。
执行
请为这些更新操作使用线程池线程，因为创建成本较低。理想情况下，使用任务并行库。作为奖励，Task 对象会为您跟踪其运行状态！
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using System.Threading.Tasks;
… Task t; |
您需要在此处进行一些同步，以确保在渲染旧几何图形时不会交换新几何图形。我将把它留给你。
- 如果 OP 想要一个固定步长的模拟例如一个弹跳球。尽管如此，这至少允许他使用线程池来安排工作，并在需要时甚至在最后一帧开始处理之前实际安排工作，这可能会显着降低延迟。
- @Luaan 可以说，如果你想要一个固定的步骤模拟，你同步地做你的步骤：Calculate physics -> calculate geometry -> render。精度比帧率更重要。对我来说，这看起来像是基于实体的游戏编程，我坚持这个主题。
- 是的，这将是通常的方式。但是，如果您在 Update 步骤中更早地开始处理，您可以轻松减少一到两毫秒的延迟，这对 FPS 有很大帮助。毕竟，OPs 解决方案已经落后于任何输入一帧——他在渲染最后一个几何图形后计算下一个几何图形。
- 如前所述，我不是多线程专家。但我确信我会在你的解决方案中得到一个 NullReferenceException，因为当第一次到达 if 子句时 t 为空。所以我必须事先创建一个任务，而不是在 else 子句中，对吧？
- @NMO 将强制几何图形绘制每个通道。我编辑了一个修复程序。
- 感谢您的努力。我是这样实现的。效果很好。
游戏中的多线程主要(取决于类型、功能……)以这种方式使用：
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1 线程 – 渲染
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1..x 线程 – 物理(你的变形所属的地方)
- x 线程 – 人工智能
渲染对象的实际状态，在物理线程中将其变形为副本。
按照 Gusdor 的建议在变形后切换对象。
我建议您使用类似 ConcurrentQueue 类的东西来对应该由物理线程计算的对象进行排队。这样你就不需要每次都重新创建线程。让他们空闲并在有东西进入队列的那一刻进行计算。
来源：https://www.codenong.com/25761226/
