關於優化Z緩衝區實現的建議？

我正在寫一個3D圖形庫作爲我的一個項目的一部分，而且我正處於一切正常工作的地步，但還不夠好。關於優化Z緩衝區實現的建議？

特別是，我的主要頭疼的是，我的像素填充率爲可怕慢 - 繪製跨越一個800x600窗口的一半我的目標機器上的三角形時，我甚至不能管理30 FPS（這是無可否認的舊電腦，但它應該是能夠管理這個）

我跑gprof的在我的可執行文件，我結束了以下有趣的臺詞：。

% cumulative self    self  total   
time seconds seconds calls ms/call ms/call name  
43.51  9.50  9.50        vSwap 
34.86  17.11  7.61 179944  0.04  0.04 grInterpolateHLine 
13.99  20.17  3.06        grClearDepthBuffer 
<snip> 
0.76  21.78  0.17  624  0.27 12.46 grScanlineFill

功能vSwap是我的雙緩衝區交換功能，並且它也執行語音處理，所以對我來說測試程序將花費大量時間在那裏等待。 grScanlineFill是我的三角形繪製功能，它創建一個邊緣列表，然後調用grInterpolateHLine實際填充三角形。

我的引擎當前正在使用Z緩衝來執行隱藏表面去除。如果我們對（假設的）vsynch開銷進行折扣，那麼事實證明測試程序花費了其執行時間的85％，或者清除深度緩衝區，或者根據深度緩衝區中的值寫入像素。我的深度緩衝區清除功能本身就很簡單：將浮點數的最大值複製到每個元素中。功能grInterpolateHLine是：

void grInterpolateHLine(int x1, int x2, int y, float z, float zstep, int colour) { 
    for(; x1 <= x2; x1 ++, z += zstep) { 
     if(z < grDepthBuffer[x1 + y*VIDEO_WIDTH]) { 
      vSetPixel(x1, y, colour); 
      grDepthBuffer[x1 + y*VIDEO_WIDTH] = z; 
     } 
    } 
}

我真的不知道怎樣才能改善這種，特別是考慮到vSetPixel是一個宏。

我的優化思路整個股市已經削減到精確之一：

使用整數/定點深度緩衝。

，我有整數/定點深度緩衝的問題是，插值可以很煩人，我實際上並不有定點數庫呢。有任何進一步的想法嗎？任何意見將不勝感激。

來源

2011-11-24 Ethereal

使用像OpenGL這樣的硬件解決方案？ – Lalaland

哈哈，不幸的是，這個項目的重點是要教自己如何真正起作用。類似於使用OpenGL等的對立面。 – Ethereal

也gcc有一些固定點支持本身：http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Fixed_002dPoint.html – Lalaland

你應該看看Quake之類的源代碼 - 考慮它在15年前在Pentium上可以實現的功能。其z緩衝區實現使用跨度而不是每像素（或片段）深度。否則，您可以查看Mesa中的光柵化代碼。

來源

2011-11-24 22:50:02

很難真正知道在沒有看到其他代碼的情況下可以進行更高級的優化。雖然我有一些小小的觀察。

在grInterpolateHLine中不需要多次計算x1 + y * VIDEO_WIDTH。即：

void grInterpolateHLine(int x1, int x2, int y, float z, float zstep, int colour) { 
    int offset = x1 + (y * VIDEO_WIDTH); 
    for(; x1 <= x2; x1 ++, z += zstep, offset++) { 
     if(z < grDepthBuffer[offset]) { 
      vSetPixel(x1, y, colour); 
      grDepthBuffer[offset] = z; 
     } 
    } 
}

同樣，我猜你vSetPixel做了類似的計算，所以你應該能夠使用相同的偏移有作爲，然後你只需要增加抵消，而不是X1在每個循環迭代。機會可以延伸回調用grInterpolateHLine的函數，然後您只需要每個三角形進行一次乘法運算。

您還可以使用深度緩衝區執行其他一些操作。大多數情況下，如果線的第一個像素失敗或通過深度測試，則線的其餘部分將具有相同的結果。因此，在第一次測試之後，您可以編寫一個更高效的彙編塊來一次測試整條線，如果通過，您可以使用更高效的塊存儲器設置程序來設置像素值和深度值，而不是在像素值和深度值處設置一個一次。如果線條僅部分遮擋，則只需測試/設置每個像素。

此外，不確定您的舊計算機是什麼意思，但是如果您的目標計算機是多核，那麼您可以將其拆分爲多個核心。您也可以爲緩衝區清除功能執行此操作。它可以幫助很多。

來源

2011-11-24 20:38:50 Gerald

我想過這個，但顯然我的GCC版本足夠智能，可以自動執行此優化。（通過閱讀反彙編確認）。我的這個項目的目標是一臺Pentium III單核機器。我一定會嘗試你的線條優化。謝謝！ – Ethereal

我最終通過用Painter算法替換Z緩衝區來解決這個問題。我使用SSE編寫了一個Z-buffer實現，它創建了一個可以繪製像素的位掩碼（加上Gerald建議的範圍優化），它仍然運行得太慢了。

謝謝大家，感謝您的意見。

來源

2011-12-26 20:40:14 Ethereal

關於優化Z緩衝區實現的建議？

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