Cocos2d-JS v3.1图形渲染新进化:性能狂飙提升50%

Cocos2d-JS是整合了Cocos2d-html5和Cocos2d-x JavaScript Bindings(JSB)的游戏引擎,拥有清晰的工作流,提供一致的开发体验,一次编码可将游戏同时部署在网页和原生应用渠道。

JSB脚本绑定跨平台方案是所有HTML5游戏跨原生平台解决方案中最高效的,其运行效率比其他类型解决方案更快数十倍、数百倍,接近原生应用的性能表现。不仅如此,在Cocos2d-x JSB在开启了baseline compiler之后,JSB 在android平台上的运行效率又有了质的飞跃,实测其性能表现已经超越了Lua,看来github上JS语言强势流行也不是没有道理的。

在移动网页游戏的性能改进方面,Cocos2d-JS团队经过不懈努力和反复尝试,终于成功对v3.1版本的图像渲染进行了更新升级,改进后的Canvas模式渲染效率大幅提升,实测数据显示其性能相比v2.x版本最大可达到50%的提升幅度。具体测试情况见下图:


性能测试对比:手机上300个静态Sprite


性能测试对比:手机上200个Sprite进行缩放、旋转

v3.1渲染框架更新:更加清晰 更易维护
Cocos2d-JS原v2.x版本中,渲染流程的每一帧都要以树形遍历的方式(visit),将场景中所有节点都访问到,查询是否需要调用矩阵变换函数(transform), 并需对子节点进行排序并进一步遍历之后,才能调用当前节点渲染函数展现在屏幕上。在游戏的层级较多的情况下,这样的做法可能带来很大的消耗——本身没有绘制图形功能的层、节点、场景容器等需调用下文进行保存与恢复,这些系统API调用将耗费多余的资源——而在实际的游戏应用场景中,多层级是非常普遍的。

针对于此,Cocos2d-JS团队进行了各种相关的性能实验,并得出可喜的结果:

  1. 将“全局坐标计算”与“逐层调用矩阵变换函数”方式进行比较后,发现前者耗费的时间仅为后者的一半左右
  2. 在UI较多的游戏中,若将那些不包括变形、旋转等复杂操作的“路人甲”型元素进行设置全局坐标,可省下重新计算坐标的调用消耗,直接使用渲染图形的方法即可将它们画出

根据实验结果,Cocos2d-JS团队对渲染框架进行了升级改进(如下图所示)。可以看出,抽象出统一的渲染层后,v3.1的框架设计更加简洁,层次更加清晰,更加易于维护。


V2.x(左)与V3.1(右)渲染框架范例图对比

3.1渲染流程升级:渲染队列 未来可支持自动批量渲染
根据最新的渲染框架,Cocos2d-JS v3.1对流程设计也进行了优化升级(新旧流程图对比如下)。


(原版)V2.x渲染流程图


(新版)V3.1渲染流程图新渲染流程主要有以下优势:

  1. 引入渲染对象与全局坐标计算——只有需要绘制的对象才加入队列中,采用整体渲染过程更加高效,避免了多余的上下文保存恢复与坐标计算等操作
  2. 避免重复调用遍历函数——在没有进行节点添加、节点删除时,避免调用遍历函数等不必要的循环与查询
  3. 方便进行不同渲染模式切换——游戏元素管理与渲染处理层次更加清晰,职责更加分明,方便进行Canvas与WebGL渲染模式切换

在新的渲染设计中,增加了一个渲染命令对象,将代替原来的渲染函数进行绘图。新的渲染命令可将各个渲染对象加入到渲染队列,进行统一管理,并提供全局世界坐标。

渲染队列只在子节点变化时才需要更新队列,使得执行更加高效,并节省重复计算资源,提升渲染性能。渲染队列的管理方式可帮助优化渲染算法与碰撞检测(如纹理自动批量渲染合并等),可方便地进行瓦片地图(TileMap)算法改进,提升使用大地图时的性能表现,未来也可加入单独的渲染线程。

此外,新图像渲染设计还可支持WebGL模式的自动批量渲染,为图形渲染提速奠定了坚实基础。开发中可避免频繁的渲染节点添加、删除动作,通过重用已有节点来进一步提升性能。可重用的对象在不用的时候可以设置隐藏,加入缓存池,等待重用。

通过更加智能、高效渲染模式,Cocos2d-JS v3.1新图像渲染设计将最大化地降低CPU开销,帮助节省渲染环节中的CPU消耗。Cocos2d-JS将继续支持更多的精品HTML5游戏高性能地运行在移动浏览器上,致力打造Web平台最高性能与最多特性的2d游戏引擎。

目前,Cocos2d-JS图像渲染代码已合并至https://github.com/cocos2d/cocos2d-html5/tree/Rendererhttps://github.com/cocos2d/cocos2d-html5/tree/Renderer ,欢迎各位开发者下载测试,图形渲染的改进将在v3.1版本默认集成。

同时,也欢迎各位开发者来测试基于新图形渲染实现的MoonWarriors打飞机游戏,访问地址:http://cocos.b0.upaiyun.com/http://cocos.b0.upaiyun.com/,或扫描下方二维码快速进入游戏。

新的渲染机制,会很快放出v3.1 preview版本(收集测试反馈和bug,提高兼容性)。大家会很好奇,3.0的文档版本什么时候来呢?

由于renderer的改进大的底层功能改进,所以需要经过认真测试,消灭bug,bug,bug,提高兼容性。所以目前的策略是3.0稳定版本继续推进,不会将new renderer很快的合并进v3.0的稳定版本,避免出现质量下降;

与此同时会推出v3.1的预览版本,保持3.0的功能更新但是会集成new renderer,用于测试和问题修复,尽快让new renderer稳定下来。

这样,3.0稳定版本发布的时候,new renderer的bug测试和修改也可以并行进行,差不多接近尾声,v3.x的稳定版本的质量也得到最高的保障。
new renderer是底层的改进,引擎所有暴露出来的上层api不变,由3.0迁移到3.1不会产生代码变动。

支持啊
目前“性能”与“坑”是jsb发展的拦路虎啊,性能彪上去了,这个“坑”才是问题所在了

时刻关注着,希望js能走上正轨,别让我自己的小团队白忙活

为什么不在3.0直接继承呢,这样3.0 刚出来的话,3.1又快好了,导致引擎更新也太快了,蛋疼,

— Begin quote from ____

引用第4楼lzan13于2014-06-18 10:06发表的 回 1楼(seanlin) 的帖子 :
为什么不在3.0直接继承呢,这样3.0 刚出来的话,3.1又快好了,导致引擎更新也太快了,蛋疼, http://www.cocoachina.com/bbs/job.php?action=topost&tid=206790&pid=981366

— End quote

New Renderer的改进是属于底层的改进,其测试工作量是非常大的。这个部分只影响到web版本,不影响到JSB版本,引擎的所有API也不会受到影响。基于版本稳定迭代的考虑,我们才放到3.1集成。如果直接在3.0就集成,会导致3.0的稳定版本推迟,且质量下降。

— Begin quote from ____

引用第2楼lishujun于2014-06-16 13:54发表的 :
支持啊
目前“性能”与“坑”是jsb发展的拦路虎啊,性能彪上去了,这个“坑”才是问题所在了 http://www.cocoachina.com/bbs/job.php?action=topost&tid=206790&pid=979649

— End quote

是的,坑来自于几个方面:

  1. 需要写cpp或者java来集成SDK —解决方案AnySDK默认支持,plugin-x
  2. 人人都需要热更新 — 已经提供了AssetManager
  3. Web和JSB API表现不一致 — 现在的API一致性已经非常高了,经过比较多轮的验证,随着时间推移会越来越好。
  4. Retain/release — 已经列入计划,会尽快去掉,改进Memory model。这个也是大投入,但是我们决心搞定它。

所以,提升使用体验,是我们后续关注的重点,会不断降低使用难度,让Cocos2d-JS使用更方便,更高效。

持续关注中,加油林总

林总 问下 3.1和3.0底层的c++代码没有大的变化只是web方面有改进和提升是吗

是的,v3.1的版本不会有大变化。Cocos2d-JS的c++底层都会同步最新的稳定版本的cocos2d-x。

请问 jsb 可以异步加载资源吗? 比如:图片、atlas、armature

目前发现在手机上多个浏览器出现显示问题 尺寸被放大你倍 firefox 安卓机在4.4微信上 小米3的浏览器

这个版本什么时候出?

加油我的项目也在用js,只是js,

我在iPhone4s上用UC浏览器刷新游戏后 TileMap编辑的界面背景图片不显示。我测了下jstest里的TileMapTest也同样有这个问题。地图格子6464,宽度为3232的那图片没这问题,求解啊

请问Lite Version之后会不会使用WebGL渲染呢?
现在Lite是用下来,Android的手机浏览器,帧率很低,Canvas效率还是不行呀!