引擎设计跟踪(九.14.2i) Android GLES 3.0 完善

最近把渲染设备对应的GLES的API填上了. 主要有IRenderDevice/IShader/ITexture/IGraphicsResourceManager/IIndexBuffer/IVertexBuffer.
都是体力活, 根据文档(https://www.khronos.org/opengles/sdk/docs/man3/)填上对应的API就可了.
遇到的问题纪录在下面:

1. Stick to the standard
   • C++standard并没有要求char必须是unsigned
     typedef char uint8; 发现这个在gcc上 uint8是带符号的, 于是改为 typedef usigned char uint8;
   • 使用标准库函数. MSVC上有abs(float) 函数, 在android上跑的时候发现数学计算有问题, 最后追到这个函数
     原来gcc没有abs(float), 查了下标准 (http://www.cplusplus.com/reference/cstdlib/abs/?kw=abs), 标准确实没有, 只有fabs(). gcc下会自动匹配abs(int), 因为没开警告, 所以没发现.
2. Vertex Shader 编译错误:
   • Error: uniform variables in vertex shader do not fit in 256 vectors.
     GLES3.0的vertex shader uniform最少也是256. 这个很奇怪. 因为blade的骨骼动画是按照VS3.0的最低要求(256 registers)来写的, shader里面float2x4[120] 用了240个寄存器, 还有2个matrix44, 是8个寄存器.总数248应该没有超. 目前暂时把骨骼数量改为110.
   • 另外DQ动画上, HLSL的float2x4在转成GLSL时, hlsl2glsl 对其做了转置, 所以是float4x2, 这样就用掉了4个寄存器. 解决方法是直接用float4数组, 这样在D3D和GLES上都适用.
3. GLES 的适配:
   GL的sampler属性默认是绑定在贴图上的. (glTexParameter), 这个跟D3D9的sampler state 有所不同, 幸好GLES3.0有sampler object glGenSamplers/glBindSampler/glSamplerParameter 可以实现和d3d一样的设置方式.
   整体上GLES.30没有遇到大的问题, 主要是因为去年工作上的积累, 所以实现起来比较快.

目前blade的地形和DQ动画都可以跑在android真机上了, 关于这两个模块, 动画没有做任何适配, 除了某些设备上的bug的特殊workaround.

简单记录一下地形的问题:

• 压缩贴图不能更新部分区域, 或者部分更新有限制( glCompressedTexSubImage ), 而d3d上可以直接lock压缩贴图来更新局部区域. 这样在composite altas的时候会报错. 解决方法不难, 用Image接口(soft buffer)先合并好, 最后一次性上传, 这个方式对于GL/ES和D3D都适用. 而android上的runtime没有编辑模式, 所以不会有动态更新.
• 在测试的android设备上地形的批次合并变慢, 估计额外的带宽太大. 所以在android上把批次合并关了. 这个只需要改配置文件, 因为批次合并本来在windows上就是可以运行时配置, 并保存到配置文件的.
• android上的地形纹理从 512x512改成256x256, 对于一个4x4的atlas, windows上贴图大小是2048x2048, android上是1024x1024. 给BladeTexCompressor加上了scale参数, 同时给地形模块添加了额外的配置参数:texture size, 以便于动态适配.
• 另外为了效率, 地形的detail normal也暂时关了, 因为detail normal用的是atlas normal map, 会多4次采样.

其他一些更新:

• 加入了arm的NEON SIMD,这个是拿的DirectXMath的代码, 之前做SSE的时候已经加入了, 但是没打开NEON, 这次把它调通, 做一些修改和适配.
• 加入了message box. 因为message box是IPlatformManager的feature, 在windows上直接调用API, android上需要JNI调用java来适配. 需要注意的是这个java文件也是放在platform level, 跟具体的project无关, 只需要最终build apk的时候复制到java的src下面.
• shader precompile: 这个之前提到过, 在app level加上一个event handler, 加载包内的所有shader, 并保存为binary格式, 存储到本地文件夹, 并将"shader:/"路径切换为本地路径. 要注意很多细节.比如比如编译shader需要在GLES初始化以后才能做, 这个幸好blade有一个render device ready的事件. 遇到的问题是所有shader的预加载也是处理的这个事件, 而shader加载必须要在shader-precompiling结束后才能正确执行. 所以这两个handler有顺序冲突.这个问题可以抽象为event handler的调用顺序问题, 因为handler在内部存储/调用的顺序是不确定的, 导致同一个event的多个handler的调用顺序是undefined. 记得工作的时候, 第一个项目也遇到类似的问题, 当时是根据注册的顺序来调用. 但是现在觉得, 这样相当于两个不想干的模块有了注册顺序上的弱耦合, 而且注册顺序难以控制, 不是很好. 现在的做法是加了优先级, 同一个优先级的handler调用顺序不确定, 但是优先级不同的, 调用是有顺序的.因为顺序碰撞的情况比较少, 所以用几个优先级就可以了.将shader pre-complie设置为最高优先级, 这样就可以在GLES初始化以后第一时间编译shader, 具体如何判断shader是否需要重编译也有点繁琐, 需要对比文件个数, 时间戳等等, 这里就不纪录了.

目前在Adreno 330 上的release build, 一个512x512的地形, 可以跑30-50FPS, 某些设备是30, 某些是50. 具体还没有时间去profille, 猜测效率瓶颈可能有两个, 一个是顶点/三角形数量, 另一个是atlas是在fragment shader里面要动态计算uv, 并且需要多次纹理采样.

个人觉得如果架构本身支持多平台抽象, 那么平台移植的工作量不大, 主要工作量应该是在优化上. 一个真正可用的引擎不仅仅是能跑起来就可以了.

下面贴一个地形demo的apk和obb吧, 可以在真机上运行, 需要GLES3.0的支持, 只是简单刷了一个地形, 没有仔细去编辑:

https://drive.google.com/folderview?id=0B-jwAxcRPTTafk9JWEZGaklldk5GSkFSSHhDWkNwX2VUVUV1X1Y4Tjk4MEl0TkZVYklFMHc&usp=sharing

最近android的进度主要得益于工作上android的积累, 另外设计上一直以跨平台为目标, 所以改动不是很大.

突然有想做indie game的冲动, 甚至有了一些移动端小型3D动作游戏的idea, 可惜现在积累还不够. 后面如果有机会的话再做indiegame吧. 而且现在有了孩子, 考虑的因素也多了. 后面会放慢进度, 因为工作实在很忙, 业余也没有太多时间.