使用QML來做3D應(yīng)用開發(fā)，優(yōu)化3D場景和優(yōu)化設(shè)計對3D應(yīng)用程序?qū)⒂兄@著性能影響。本文描述幾種優(yōu)化3D場景的規(guī)則和方法。

一、四種3D場景設(shè)計方式

3D場景有多種不同的創(chuàng)建組合方式。例如：高級場景、低級場景、混合場景和Vertex顏色場景。與其他版本的場景相比，高級場景中包含了更多的對象。

低級、混合和Vertex場景包含的對象相對更少，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)通過將幾何形狀和烘烤材料結(jié)合到紋理中進(jìn)行了優(yōu)化。下圖顯示了Navigator視圖中每個場景中的組件，用于對比說明場景之間的結(jié)構(gòu)差異：

（1-1）低級場景

如上圖所示，低級場景總共包含12個對象。每個模型（例如櫥柜、燈、盤子和水槽）都是獨(dú)立的網(wǎng)格。

（1-2）高級場景

如上圖所示，高場景總共包含27個對象。這個場景在其他方面與低級場景相似，但含有更多的細(xì)節(jié)和動畫組件（如可以打開的櫥柜門和烤箱的門閂）

（1-2）混合場景

混合場景是將所有的網(wǎng)格組合成一個單獨(dú)對象，所有材料都被烘焙成單一的紋理。

（1-3）Vertex顏色場景

該場景將所有的網(wǎng)格組合成一個單獨(dú)的對象，網(wǎng)格的顏色由.mesh文件的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)描述，其中包括材質(zhì)，沒有紋理。

在本小節(jié)中，出現(xiàn)的高級場景、低級場景、混合場景和Vertex顏色場景四種場景，本質(zhì)上是一種組織3D場景的方法。在高級場景中，包含的3D對象就非常多，為什么需要包含這么多的3D對象呢，多數(shù)情況下，就是為了將小對象分離出來做動畫效果和動畫控制。如果一個場景中沒有動畫需求，則完全可采用混合場景和Vertex顏色場景的方法來設(shè)計3D場景，還提升了應(yīng)用渲染性能。

二、3D場景優(yōu)化規(guī)則

為了優(yōu)化3D場景的圖形渲染性能，首先應(yīng)考慮是否需要給3D對象、燈光、相機(jī)或場景中的組件添加動畫，如果不需要就盡可能簡化場景結(jié)構(gòu)，例如：可以將幾何圖形和烘烤材料結(jié)合到紋理中。理想情況下，將3D圖像預(yù)渲染為2D圖像是很好的選擇。檢查場景是否存在相同網(wǎng)格的多個實(shí)例，如果存在，則只導(dǎo)入一個網(wǎng)格實(shí)例，然后在場景中復(fù)制它，并為每個副本使用相同的材質(zhì)。

（2-1）Scene Graph

在Qt Design Studio中，由Navigator中的樹形視圖表示場景圖。同時，我們還可以在Code視圖中查看節(jié)點(diǎn)的層次結(jié)構(gòu)。通過最小化場景圖，可以減少運(yùn)行場景時所需的工作。因?yàn)榫哂袕?fù)雜功能的深層層級嵌套將增加性能成本，為了優(yōu)化場景圖，應(yīng)盡可能避免不必要的組和復(fù)雜的層次結(jié)構(gòu)。

（2-2）資源文件優(yōu)化

盡可能減少資源文件的使用和加載，可以提高渲染性能（在實(shí)際3D應(yīng)用開發(fā)過程中，由于多種因素，設(shè)計過程中資源文件往往都非常多，一般的做法是：一邊開發(fā)一邊優(yōu)化資源文件）。

在設(shè)計3D素材模型時，應(yīng)盡量使用最少的三角形或頂點(diǎn)來達(dá)到預(yù)期的建模效果。因?yàn)樵?D場景渲染時，較少的圖形數(shù)量可以降低內(nèi)存需求量并有助于快速渲染。

（2-3）CPU性能優(yōu)化

顯示3D對象需要CPU或者GPU的大量處理工作。處理每個3D組件都會消耗資源，因此減少可見對象的數(shù)量可以減少CPU的工作量。優(yōu)化建議如下：

（1）合并位置相鄰且共享紋理的對象。

注意：合并不共享紋理的對象不會在運(yùn)行場景時提高CPU性能。

（2）將不同的紋理組合成一個紋理圖集，以此方法來減少材料的使用。

（3）避免多次渲染對象。

（2-4）優(yōu)化模型的幾何形狀

（1）減少模型中三角形的使用數(shù)量。

（2）減少用加倍頂點(diǎn)創(chuàng)建的UV映射接縫和硬邊的數(shù)量。

三、總結(jié)

下表總結(jié)了優(yōu)化3D場景相關(guān)的最佳實(shí)踐：

現(xiàn)代軟件，3D開發(fā)屬于較高級的開發(fā)了（做游戲的除外啦，哈哈），Qt Quick提供的3D開發(fā)基礎(chǔ)組件的功能也非常強(qiáng)大，高版本的Qt對3D性能做了較多優(yōu)化，且3D開發(fā)作為Quick的未來發(fā)展方向之一，也得到了官方的大量優(yōu)化和維護(hù)。

下列為官方提供的一個車載中控終端軟件demo，在軟件中融入了3D元素，形象直觀且炫酷。

審核編輯：劉清