在python的OpenGL環境下搭了一個簡易的加載gltf動畫的框架。測試的時候發現渲染很耗時，做了一些零碎的優化，現在的速度還算令人滿意。印象比較深的一個優化是針對joint matrix的數據傳輸方式的改變，在此做個記錄。

優化之前

之前因為骨骼關節數量超過了單個shader支持的uniform，所以把骨骼部分的數據改成了UBO(TODO：UBO相關博客)。

按理這一堆joint matrices和joint normal matrices是可以打包一塊傳上去，只傳一次，這樣效率會高很多。

如果用c++寫，可以先開一塊連續內存，然后每次更新這塊內存，再一次打包傳給ubo就行。但不知道python要怎么處理，所以一開始寫成了這種扣扣搜搜的方式。

class Skin:

def __init__(self, skin: GLTFSkin):

...

def update_ubo(self):

glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, self.ubo_id)

# 逐個更新joint matrix

for i, m in enumerate(self.joint_matrices):

glBufferSubData(GL_UNIFORM_BUFFER, i * glm.sizeof(glm.mat4), glm.sizeof(glm.mat4), glm.value_ptr(m))

offset = len(self.joint_matrices)

# 逐個更新joint normal matrix

for i, m in enumerate(self.joint_normal_matrices):

glBufferSubData(GL_UNIFORM_BUFFER, (i + offset) * glm.sizeof(glm.mat4), glm.sizeof(glm.mat4),

glm.value_ptr(m))

glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, 0)

def update_joints(self, nodes, parent_node):

self.joint_matrices = []

self.joint_normal_matrices = []

# 重新計算joint matrix和joint normal matrix

# 添加到list里待更新

for i, node in enumerate(self.joints):

joint_matrix = parent_node.inverse_world_transform * \

node.world_transform * \

self.inverse_bind_matrices[i]

self.joint_matrices.append(joint_matrix)

normal_matrix = glm.transpose(glm.inverse(joint_matrix))

self.joint_normal_matrices.append(normal_matrix)

self.update_ubo()

優化之后

優化的思路很簡單，就是提前開一塊空間，每次更新里面的內容再整塊打包上傳。

class Skin:

def __init__(self, skin: GLTFSkin):

# 開一塊連續的空間

self.mat_merge = np.empty((len(self.joints) * 2 * 4 * 4), dtype=np.float32)

# 獲取這塊連續空間的首地址

# A pointer to the memory area of ??the array as a Python integer. 用于內存塊的更新

# 這樣的pointer能很方便的用+offset來索引相鄰地址

self.mat_ctypes_ptr = self.mat_merge.ctypes.data

# LP_c_float object 用于ubo的更新

self.mat_ctypes_ptr_float = ctypes.cast(

self.mat_merge.ctypes.data,

ctypes.POINTER(ctypes.c_float))

self.glm_mat4x4_size = 16 * ctypes.sizeof(ctypes.c_float)

self.mat_offset = len(self.joints) * self.glm_mat4x4_size

def update_ubo(self):

glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, self.ubo_id)

# 依舊使用glBufferSubData來傳數據

# 但這次可以多個矩陣一塊，只傳一次

glBufferSubData(GL_UNIFORM_BUFFER, 0, 2 * self.mat_offset,

self.mat_ctypes_ptr_float)

glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, 0)

def update_joints(self, nodes, parent_node):

a_ctypes_ptr = self.mat_ctypes_ptr

step = self.glm_mat4x4_size

offset = self.mat_offset

for i, node in enumerate(self.joints):

joint_matrix = (parent_node.inverse_world_transform *

node.world_transform *

self.inverse_bind_matrices[i])

# 使用cytpes.memmove來更新內存

ctypes.memmove(

a_ctypes_ptr + offset,

bytes(glm.transpose(glm.inverse(joint_matrix))),

?step)

ctypes.memmove(a_ctypes_ptr, bytes(joint_matrix), step)

a_ctypes_ptr += step

self.update_ubo()

ctypes.memmove(dst, src, count)

Same as the standard C memmove library function: copies count bytes from src to dst. dst and src must be integers or ctypes instances that can be converted to pointers.

也可以使用self.mat_ctypes_ptr_float作為ctypes.memmove函數的第一個參數，但無法像self.mat_ctypes_ptr那樣，可以用+offset來方便地找到每個矩陣對應的地址。

原文鏈接:https://blog.csdn.net/suian0424/article/details/106524965

總結

以上是生活随笔為你收集整理的python opengl加速_OpenGL with python 渲染加速的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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