原文地址:突破动态合图
1. 动态合图的默认规则
引擎中对动态合图的描述如下:
它能在项目运行时动态的将贴图合并到一张大贴图中。当渲染一张贴图的时候,动态合图系统会自动检测这张贴图是否已经被合并到了图集(图片集合)中,如果没有,并且此贴图又符合动态合图的条件,就会将此贴图合并到图集中。动态合图是按照 渲染顺序 来选取要将哪些贴图合并到一张大图中的,这样就能确保相邻的 DrawCall 能合并为一个 DrawCall(又称“合批”)。
若希望强制打开动态合图,只需要增加以下代码:
cc.macro.CLEANUP_IMAGE_CACHE = false;
cc.dynamicAtlasManager.enabled = true;
限制条件:默认只有贴图宽高都小于 512 的贴图才可以进入到动态合图系统。用户可以根据需求修改这个限制:
cc.dynamicAtlasManager.maxFrameSize = 512;
支持动态合图的渲染组件:Sprite、Label(BITMAP模式)。
注意事项:在场景加载前,动态合图系统会进行重置,SpriteFrame 贴图的引用和 uv 都会恢复到初始值。
查看方法:通过以下代码可以在游戏中看到所有动态合图会被加到一个scrollview上,便于实时查看合图效果。
cc.dynamicAtlasManager.showDebug(true);
其它规则(文档里未直接说明的):
a> 动态合图最大张数为5张,使用完后会强制重建。
b> 单张合图的大小为2048*2048。
c> 贴图的多个属性设置为非默认值会影响合批(FilterMode,genMipmaps,premultiplyAlpha,flipY,wrapS,wrapT,pixelFormat等)
d> 如果参与合图的两个渲染组件A和B被另一个未合图的渲染组件C隔开,那么这两个A和B并不会在一个drawcall里渲染。
e> 如果一直不切换场景,那么随着动态合图的数量增长,渲染效率可能会降低,适得其反。
2. 通过实例来理解动态合图的使用
这里使用官方文档中给到一个实例(暗黑斩https://github.com/cocos-creator/tutorial-dark-slash)来测试动态合图的效果。
注意事项:
由于该项目中把所有贴图的FilterMode设置为Point模式了,因此首先我们把这个全部改为Bilinear。
首先关闭动态合图,查看运行一内个场景时的drawcall数量分别是:
StartGame:37
PlayGame:38
然后打开动态合图,我们在两个场景下分别查看合图效果如下:
(图1)

(图2)

drawcall数量分别如下:
StartGame:9
PlayGame:25
可以看到在不同的场景下,参与合图的纹理都被合到一张大图上了,drawcall确实提高了很多。
3. 增加需求
上面这个示例只是一个非常简单的DEMO,实际游戏中的使用需求远比上面这个复杂,主要有以下几个实际问题是我们要去考虑的:
a> 游戏中只有一个场景,也就是说动态合图不会被重建。
b> 已经合图的资源被释放后,下次图集上的纹理还能否使用?
c> 如果在重建前出现多图集的情况下会有哪些影响?
那么我们分别来尝试满足以上条件时,动态合图还能否保持高效率。
3.1 保持动态合图不被重建
由于DEMO中有两个场景,为了不改动游戏逻辑,我们直接改引擎,在切换场景时直接不要重建动态合图。代码如下:
// manager.js
function beforeSceneLoad () {
//dynamicAtlasManager.reset();
}
然后测试此时的动态合图效果:
(图3)

如上图所示:所有符合合图条件的纹理都合并到一张图集上,drawcall依次为9和25。
3.2 增加资源释放
在DEMO中切换场景时,增加资源释放代码:
// HomeUI.js
playGame: function () {
cc.eventManager.pauseTarget(this.btnGroup, true);
let self = this
cc.director.preloadScene('PlayGame', null, function(error, newScene){
res.cleanRes(self.node, newScene)
cc.director.loadScene('PlayGame')
})
// cc.director.loadScene('PlayGame', function(error, newScene){
// res.cleanRes(self.node, newScene)
// });
}
// Game.js: 战斗结束时,点取消按钮回到HomeUI场景
gameOver: function () {
this.deathUI.hide();
this.gameOverUI.show();
let self = this
// cc.director.loadScene('StartGame', function(error, sceneAsset){
// res.cleanRes(self.node, sceneAsset)
// });
cc.director.preloadScene('StartGame', null, function(error, newScene){
res.cleanRes(self.node, newScene)
cc.director.loadScene('StartGame')
})
},
// res.js
let res = {
cleanRes:function( oldScene, newScene ) {
let scene = cc.director.getRunningScene()
let oldDeps = scene.dependAssets
let newDeps = cc.loader.getDependsRecursively(newScene)
let length = oldDeps.length
for (let index = length - 1; index >= 0; --index) {
let dep = oldDeps[index]
if (newDeps.indexOf(dep) >= 0) {
oldDeps.splice(index, 1)
}
}
cc.loader.release(oldDeps)
},
}
module.exports = res;
运行游戏,执行StartGame->PlayGame->StartGame->PlayGame->StartGame的这个流程后,再看动态合图的效果如下:
(图4)
注意:这时候,动态合图里面出现了两张动态图集:
第一张被使用完全,第二张使用到了一部分。
此时的drawcall相比没有释放资源时,有时会增加了1。分别是10和26。
很明显,此时drawcall增加的原因是,部分资源在第一个图集上,部分资源在第二个图集上,相比只有一张图集时,drawcall就增加了1个。
3.3 出现多张图集时的影响
正如3.2所示,出现多张图集时,主要有以下影响:
a> 图集数量的增加消耗了内存。
b> 图集数量的增加导致drawcall可能会升高,图集数量越多,影响越大。
4. 优化思路
综合以上DEMO中的尝试,我们可以得出结论:
如果要在实际项目中从效率和性能兼顾的方向来使用动态合图,显然当前的这个机制是不符合要求的,那么主要解决哪些问题?我认为有以下两个:
a> 只要原始贴图参与过合图,不论后来是否被释放,下次能直接使用合图中已经有的纹理来渲染,而不必再占用新的图集空间。
b> 控制总的动态图集数量,最好不能超过3张,最好在2张(含)以内。
4.1 重复利用合图空间
为了能够重复利用合图的空间,我们需要明白为什么同一个资源被释放后,它在合图空间中的纹理不能再次被使用了。我们通过阅读源码可以找到答案:
// atlas.js
insertSpriteFrame (spriteFrame) {
let rect = spriteFrame._rect,
texture = spriteFrame._texture,
// 合图记录是通过纹理的_id值来查找的。
info = this._innerTextureInfos[texture._id];
......
}
// CCTexture2D.js
ctor () {
// 生成id的方法
this._id = idGenerater.getNewId();
......
}
// id-generate.js
function IdGenerater (category) {
// init with a random id to emphasize that the returns id should not be stored in persistence data
this.id = 0 | (Math.random() * 998);
this.prefix = category ? (category + NonUuidMark) : '';
}
IdGenerater.prototype.getNewId = function () {
return this.prefix + (++this.id);
};
通过以上代码,我们可以知晓,所有的纹理加载时生成的_id都是唯一的且其中的数字部分是自增的。因此即使是同一个资源,释放之后再加载到内存时,它的_id与之前不一样。因此参与合图时即使已经合过,也找不到记录了。
既然找到了症结所在,那么解决办法也很简单,把_id改成一个能与当前贴图唯一对应的标识即可,显然,这个标识就是texture._uuid(这里不做解释,阅读引擎源码能找到答案)。
把insertSpriteFrame方法中texture._id改为texture._uuid后,测试执行StartGame->PlayGame->StartGame->PlayGame->StartGame的这个流程后,动态合图效果如下:
(图5)
drawcall依然保持是9和25。
4.2 提高图集利用率
从图5可以看到,虽然所有纹理都集中合到一张图集上,但是这个图集里面有太多的空白区域,不会被利用到。如果能利用到一整张图集的所有空间,那么可以提高单张图集上同时合并的纹理数量,间接也提高了drawcall。
因此我们可以想到,如果能按照TexturePacker的合图方式来做动态图集的合图,那么无疑是比较理想的。当然这是可以的,我们可以自己写一个算法来计算合图时的位置和空间。也可以找第三方的算法。这里我推荐网上一个MaxRect的开源代码(c++版本,直接翻译成js版本即可)。代码我就不贴了,直接看使用这个算法的结果:
(图6)

4.3 控制图集数量
客观来说,一个游戏用几张动态图集是不确定的。但是可以确定的是,我们需要哪些贴图被合并进动态图集。这要从我们的目的来着手。动态图集解决的是降低drawcall的目的。因此以下情况是考虑是否要让贴图参与动态合图的重要因素:
a> 贴图size较大,接近512*512或者你设置的最大size。
b> 贴图符合合图要求,但使用频次较低。
c> 贴图是否会打断需要批量渲染的组件。
d> 贴图参与合图后能否显著提高当前界面drawcall。
相反,我们真正需要动态合图的需求是:
a> 复用结构中的小尺寸贴图。
b> 高频次使用的小尺寸贴图。
c> 常用列表上的公共背景贴图。
d> 高频次使用的TTF的小图集。
最后,一定不要参与合图的是:
a> BITMAP模式的低频次Label:纯粹浪费合图空间。
b> 单一使用的背景框。
c> 非主角相关的icon贴图。
d> 其它低频次的贴图。
通过以上的一些限制条件来控制游戏中参与合图的贴图后,如果能把图集控制在3张以内。那么drawcall可以在稳定的较高的水平。同时,渲染过程中合图的工作可以省掉大部分。
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