【Three.js】渲染模型卡顿的优化办法
时间：2024-03-28 10:25:49 来源：网络cs 作者：胡椒 栏目：卖家故事 阅读：
事先说明
优化方法是根据chatGPT的回答下，我这里记录一下，有的方法进行了尝试，有的还没有。
1、模型面数过多导致渲染卡顿
可以通过减少面数来优化，也可以使用LOD技术（Level of Detail）在不同距离下使用不同的模型细节来优化。
使用LOD技术可以在不同距离下使用不同的模型细节来优化three.js渲染性能，下面是具体步骤：
创建多个模型，每个模型的面数和细节不同，这些模型应该是同一个对象的不同版本。
将这些模型按照从低到高的细节顺序添加到同一个LOD（Level of Detail）对象中，如下所示：
const lod = new THREE.LOD();const lowDetailModel = ... // 低细节模型const midDetailModel = ... // 中细节模型const highDetailModel = ... // 高细节模型lod.addLevel(lowDetailModel, 0); // 添加低细节模型，距离为0lod.addLevel(midDetailModel, 100); // 添加中细节模型，距离为100lod.addLevel(highDetailModel, 200); // 添加高细节模型，距离为200LOD对象添加到场景中。 scene.add(lod);THREE.LOD对象的update方法来实现。 function render() { requestAnimationFrame(render); lod.update(camera); renderer.render(scene, camera);}2、材质贴图过大导致渲染卡顿
可以通过减小贴图尺寸，压缩贴图格式，使用纹理集（Texture Atlas）等方式来优化。
使用纹理集（Texture Atlas）可以将多张小纹理图合并成一张大纹理图，从而减少渲染时的纹理切换次数，优化three.js渲染性能，下面是具体步骤：
创建一张大纹理图，并将多张小纹理图拼接在一起，这些小纹理图应该是同一对象的不同部分，如下所示：const texture = new THREE.TextureLoader().load('atlas.png');const material = new THREE.MeshBasicMaterial({ map: texture });const geometry = new THREE.BoxGeometry(1, 1, 1);const uvAttribute = geometry.attributes.uv;for (let i = 0; i < uvAttribute.count; i++) { const u = uvAttribute.getX(i); const v = uvAttribute.getY(i); // 根据小纹理图在大纹理图中的位置和大小计算出UV坐标 uvAttribute.setXY(i, u * smallTextureWidth / bigTextureWidth + smallTextureX / bigTextureWidth, v * smallTextureHeight / bigTextureHeight + smallTextureY / bigTextureHeight);}function render() { requestAnimationFrame(render); const time = Date.now() * 0.001; texture.offset.x = time * 0.1; // x方向偏移量 texture.offset.y = time * 0.2; // y方向偏移量 texture.repeat.set(2, 2); // 横向和纵向缩放值 renderer.render(scene, camera);}3、着色器复杂度过高导致渲染卡顿
可以通过简化着色器，使用预编译的着色器，使用Instancing等方式来优化。
使用Instancing（实例化）可以将多个相同的物体复用同一个几何体和材质，并在渲染时进行一次性绘制，从而减少渲染调用次数，优化three.js渲染性能，下面是具体步骤：
const geometry = new THREE.BoxGeometry(1, 1, 1);const material = new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0xff0000 });InstancedBufferGeometry对象，并将原型几何体的属性复制到它的属性中。 const instances = 10000; // 实例数量const instancedGeometry = new THREE.InstancedBufferGeometry();instancedGeometry.copy(geometry); // 复制几何体属性const translations = new Float32Array(instances * 3); // 实例位置数组for (let i = 0; i < instances; i++) { translations[i * 3] = Math.random() * 100 - 50; translations[i * 3 + 1] = Math.random() * 100 - 50; translations[i * 3 + 2] = Math.random() * 100 - 50;}instancedGeometry.setAttribute('translation', new THREE.InstancedBufferAttribute(translations, 3));const instancedMesh = new THREE.InstancedMesh(instancedGeometry, material, instances);scene.add(instancedMesh);function render() { requestAnimationFrame(render); const time = Date.now() * 0.001; for (let i = 0; i < instances; i++) { const translation = instancedMesh.geometry.attributes.translation; translation.setXYZ(i, Math.sin(time + i * 0.5) * 5, Math.cos(time + i * 0.3) * 5, i * 0.1); } instancedMesh.geometry.attributes.translation.needsUpdate = true; // 更新实例位置属性 renderer.render(scene, camera);}4、不合理的渲染方式导致渲染卡顿
可以通过使用合适的渲染方式，如WebGL2渲染，使用Web Worker等方式来优化。
Ⅰ、使用WebGL2可以在现代浏览器中利用新的图形处理能力，优化three.js渲染性能，下面是具体步骤：
① 在渲染器中启用WebGL2。
const renderer = new THREE.WebGLRenderer({ canvas: canvas, context: canvas.getContext('webgl2') });② 使用WebGL2支持的新特性，如transform feedback、instanced arrays等。
例如，以下代码演示了如何使用transform feedback来记录顶点位置的变化：
const transformFeedback = new THREE.WebGL2TransformFeedback();const bufferGeometry = new THREE.BufferGeometry();const positions = new Float32Array([0, 0, 0]);bufferGeometry.setAttribute('position', new THREE.BufferAttribute(positions, 3));const shader = new THREE.ShaderMaterial({ vertexShader: ` out vec3 transformedPosition; void main() { transformedPosition = position; gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4(position, 1.0); } `, fragmentShader: ` void main() { gl_FragColor = vec4(1.0); } `, transformFeedback: { // 将顶点位置记录到transformedPosition变量中 varyings: ['transformedPosition'], // 开启transform feedback enabled: true, // 设置bufferGeometry的位置属性为transform feedback的输出属性 bufferGeometry: bufferGeometry }});const mesh = new THREE.Mesh(bufferGeometry, shader);scene.add(mesh);function render() { requestAnimationFrame(render); renderer.setRenderTarget(null); // 开始transform feedback transformFeedback.begin(); renderer.render(scene, camera); // 结束transform feedback，并将变化后的顶点位置存储到bufferGeometry中 transformFeedback.end(); // 更新顶点位置 positions.set(bufferGeometry.getAttribute('position').array); bufferGeometry.setAttribute('position', new THREE.BufferAttribute(positions, 3)); renderer.render(scene, camera);}---------------------------------------------------------------分隔线-----------------------------------------------------------------
Ⅱ、使用Web Worker可以将计算密集型的任务分离到另一个线程中，从而避免主线程被阻塞，优化three.js渲染性能，下面是具体步骤：
① 创建一个Web Worker，用于处理计算密集型的任务。
const worker = new Worker('worker.js');② 在Web Worker中定义处理函数。
// worker.jsfunction process(data) { // 计算密集型的任务 return result;}onmessage = function(event) { const result = process(event.data); postMessage(result);};③ 在主线程中将任务发送到Web Worker，并设置回调函数处理返回结果。
function render() { requestAnimationFrame(render); // 发送任务到Web Worker worker.postMessage(data); worker.onmessage = function(event) { const result = event.data; // 处理返回结果 }; renderer.render(scene, camera);}通过以上步骤，就可以使用Web Worker来将计算密集型的任务分离到另一个线程中，从而避免主线程被阻塞，优化three.js渲染性能。需要注意的是，Web Worker中无法直接访问主线程的DOM和three.js对象，需要通过消息传递来实现通信。
5、CPU和GPU资源不平衡导致渲染卡顿
可以通过分析性能监控，优化代码逻辑，使用requestAnimationFrame等方式来平衡CPU和GPU资源占用。
使用requestAnimationFrame可以让浏览器根据自身的渲染节奏调整动画的帧率，从而避免过度渲染，优化three.js渲染性能，下面是具体步骤：
将渲染函数作为requestAnimationFrame的回调函数。function render() { // 渲染代码 renderer.render(scene, camera); // 请求下一帧动画 requestAnimationFrame(render);}var animationId = requestAnimationFrame(render);function stop() { cancelAnimationFrame(animationId);}阅读本书更多章节>>>>需要注意的是，使用requestAnimationFrame时需要避免在渲染循环中进行过多的计算，以免影响渲染性能。
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