WebGL Okklyuziya Kullingi: Global Ilovalar uchun Ko'rinishni Optimallashtirish Texnikalari

Real vaqtdagi 3D grafika sohasida unumdorlik eng muhim omildir. Siz veb-brauzerlar uchun immersiv tajribalar, interaktiv vizualizatsiyalar yoki murakkab onlayn o'yinlar yaratayotgan bo'lsangiz ham, silliq va sezgir kadr tezligini saqlab qolish foydalanuvchi jalb etilishi uchun hal qiluvchi ahamiyatga ega. Bunga WebGL'da erishishning eng samarali usullaridan biri bu okklyuziya kullingidir. Ushbu blog posti WebGL'dagi okklyuziya kullingining keng qamrovli tahlilini taqdim etadi, global miqyosda foydalanish mumkin bo'lgan ilovalarda renderlash unumdorligini optimallashtirish uchun turli xil texnika va strategiyalarni o'rganadi.

Okklyuziya Kullingi nima?

Okklyuziya kullingi - bu kamera nuqtai nazaridan boshqa ob'ektlar orqasida yashiringan ob'ektlarni renderlash jarayonidan chiqarib tashlash uchun ishlatiladigan texnikadir. Aslini olganda, u GPU'ning foydalanuvchiga ko'rinmaydigan geometriyani renderlashga resurslarni isrof qilishining oldini oladi. Bu chizish chaqiruvlari sonining va umumiy renderlash yuklamasining sezilarli darajada kamayishiga olib keladi, natijada, ayniqsa yuqori darajadagi geometrik murakkablikka ega sahnalarda unumdorlik yaxshilanadi.

Misol uchun, virtual shahar sahnasini ko'rib chiqing. Ko'plab binolar tomoshabinning hozirgi nuqtai nazaridan boshqalari orqasida yashiringan bo'lishi mumkin. Okklyuziya kullingisiz, GPU hali ham o'sha yashirin binolarning barchasini renderlashga harakat qiladi. Okklyuziya kullingi esa o'sha yashirin elementlarni renderlash bosqichiga yetib bormasdan oldin aniqlaydi va yo'q qiladi.

Nima uchun WebGLda Okklyuziya Kullingi muhim?

WebGL brauzer muhitida ishlaydi, bu esa tabiiy ilovalarga qaraganda unumdorlik cheklovlariga ega. WebGL uchun optimallashtirish keng auditoriyaga yetib borish va turli qurilmalar hamda tarmoq sharoitlarida silliq tajribani taqdim etish uchun juda muhimdir. Mana nima uchun okklyuziya kullingi WebGL'da ayniqsa muhim:

• Brauzer cheklovlari: Veb-brauzerlar unumdorlikka ta'sir qilishi mumkin bo'lgan xavfsizlik "qum qutilari" (sandboxes) va resurs cheklovlarini qo'llaydi.
• Turli xil uskunalar: WebGL ilovalari yuqori darajadagi o'yin kompyuterlaridan tortib kam quvvatli mobil qurilmalargacha bo'lgan keng doiradagi qurilmalarda ishlaydi. Ushbu spektr bo'ylab barqaror tajribani ta'minlash uchun optimallashtirish juda muhimdir.
• Tarmoq kechikishi: WebGL ilovalari ko'pincha tarmoq orqali aktivlarni yuklab olishga tayanadi. Renderlash yuklamasini kamaytirish tarmoq kechikishining ta'sirini minimallashtirish orqali bilvosita unumdorlikni yaxshilashi mumkin.
• Quvvat sarfi: Mobil qurilmalarda keraksiz geometriyani renderlash batareya quvvatini sarflaydi. Okklyuziya kullingi quvvat sarfini kamaytirishga va batareya ishlash muddatini uzaytirishga yordam beradi.

Frustum Kullingi: Asos

Okklyuziya kullingiga sho'ng'ishdan oldin, ko'rinishni optimallashtirishning fundamental usuli bo'lgan frustum kullingini tushunish muhimdir. Frustum kullingi to'liq kameraning ko'rish frustumi (kameraga ko'rinadigan 3D bo'shliq) tashqarisida joylashgan ob'ektlarni chiqarib tashlaydi. Bu odatda renderlash jarayonida bajariladigan birinchi ko'rinishni tekshirishdir.

Ko'rish frustumi kameraning joylashuvi, yo'nalishi, ko'rish maydoni, tomonlar nisbati va yaqin/uzoq kesish tekisliklari bilan belgilanadi. Frustum kullingini bajarish nisbatan arzon va ko'rinishdan butunlay tashqarida bo'lgan ob'ektlarni yo'q qilish orqali sezilarli unumdorlik o'sishini ta'minlaydi.

Frustum Kullingini Amalga Oshirish

Frustum kullingi ko'pincha oddiy chegaralovchi hajm testi yordamida amalga oshiriladi. Har bir ob'ekt chegaralovchi quti yoki chegara sferasi bilan ifodalanadi va uning pozitsiyasi frustumni belgilaydigan tekisliklarga nisbatan taqqoslanadi. Agar chegaralovchi hajm frustum tekisliklaridan birortasining butunlay tashqarisida bo'lsa, ob'ekt chiqarib tashlanadi.

Ko'pgina WebGL kutubxonalari frustum kullingi uchun o'rnatilgan funksiyalarni taqdim etadi. Masalan, Three.js va Babylon.js kabi kutubxonalar o'zlarining sahna boshqaruv tizimlarining bir qismi sifatida frustum kullingi imkoniyatlarini taklif qiladi. Hatto kutubxonadan foydalanmasdan ham, o'zingizning frustum kullingi funksionalligingizni yaratish mumkin, bu ayniqsa unumdorlik muhim bo'lsa yoki sahnangizda standart yechimlar bilan qoplanmaydigan o'ziga xos xususiyatlar mavjud bo'lsa muhimdir.

WebGL'dagi Okklyuziya Kullingi Texnikalari

WebGL'da bir nechta okklyuziya kullingi texnikasini qo'llash mumkin, ularning har biri unumdorlik va murakkablik jihatidan o'zining afzalliklari va kamchiliklariga ega. Quyida eng keng tarqalganlaridan ba'zilari keltirilgan:

1. Ierarxik Z-Buferlash (Hi-Z) Okklyuziya Kullingi

Hi-Z okklyuziya kullingi ko'rinishni aniqlash uchun chuqurlik buferidan (Z-buffer) foydalanadi. Chuqurlik buferining ierarxik tasviri yaratiladi, odatda asl Z-buferni kichikroq chuqurlik buferlari piramidasiga kichraytirish orqali. Piramidaning har bir darajasi chuqurlik buferining pastroq aniqlikdagi versiyasini ifodalaydi, har bir piksel yuqori aniqlikdagi darajadagi tegishli hududdagi maksimal chuqurlik qiymatini saqlaydi.

Okklyuziya kullingini amalga oshirish uchun ob'ektning chegaralovchi hajmi Hi-Z piramidasining eng past aniqlikdagi darajasiga proyeksiyalanadi. Keyin proyeksiyalangan hududdagi maksimal chuqurlik qiymati ob'ektning chegaralovchi hajmining minimal chuqurlik qiymati bilan taqqoslanadi. Agar Hi-Z piramidasidagi maksimal chuqurlik qiymati ob'ektning minimal chuqurlik qiymatidan kichik bo'lsa, ob'ekt yashiringan deb hisoblanadi va chiqarib tashlanadi.

Afzalliklari:

• Amalga oshirish nisbatan oson.
• To'liq GPU'da shaderlar yordamida amalga oshirilishi mumkin.

Kamchiliklari:

• Chuqurlik buferini yaratish uchun dastlabki renderlash o'tishini talab qiladi.
• Agar Hi-Z piramidasi yetarlicha aniq bo'lmasa, artefaktlar paydo bo'lishi mumkin.

Misol: Hi-Z Amalga Oshirishning Umumiy Ko'rinishi

Ushbu maqola doirasida to'liq sheyder kodini taqdim etish imkoni bo'lmasa-da, quyida konseptual umumiy ko'rinish keltirilgan:

1. Chuqurlik Buferini Yaratish: Sahna chuqurlik ilovasi bilan freym buferiga renderlanadi.
2. Hi-Z Piramidasini Yaratish: Kichrayib boruvchi o'lchamlarga ega bir qator freym buferlari yaratiladi.
3. Kichraytirish (Downsampling): Har bir Hi-Z piramidasi darajasini yaratish uchun shaderlar yordamida chuqurlik buferi iterativ ravishda kichraytiriladi. Har bir qadamda, har bir piksel uchun yuqori aniqlikdagi darajadagi atrofdagi 2x2 piksellarning maksimal chuqurlik qiymati olinadi.
4. Okklyuziya So'rovi: Har bir ob'ekt uchun:
   • Ob'ektning chegaralovchi qutisi eng past aniqlikdagi Hi-Z darajasiga proyeksiyalanadi.
   • Proyeksiyalangan hududdagi maksimal chuqurlik qiymati o'qiladi.
   • Ushbu qiymat ob'ektning minimal chuqurligi bilan taqqoslanadi. Agar u kichikroq bo'lsa, ob'ekt yashiringan hisoblanadi.

2. Okklyuziya So'rovlari

Okklyuziya so'rovlari - bu WebGL'ning bir xususiyati bo'lib, GPU'ga berilgan ob'ektning nechta fragmenti (pikseli) ko'rinishini aniqlash imkonini beradi. Keyin bu ma'lumotdan keyingi kadrlarda ob'ektni renderlash yoki renderlamaslik to'g'risida qaror qabul qilish uchun foydalanish mumkin.

Okklyuziya so'rovlaridan foydalanish uchun, avval GPU'ga so'rov ob'ektini yuborasiz. Keyin, ob'ektning chegaralovchi hajmini (yoki soddalashtirilgan tasvirini) chuqurlik testi yoqilgan, ammo rang buferiga yozmasdan renderlaysiz. GPU chuqurlik testidan o'tgan fragmentlar sonini kuzatib boradi. Chegaralovchi hajmni renderlagandan so'ng, so'rov natijasini olasiz. Agar ko'rinadigan fragmentlar soni nolga teng bo'lsa, ob'ekt yashiringan hisoblanadi va keyingi kadrlarda o'tkazib yuborilishi mumkin.

Afzalliklari:

• Nisbatan aniq okklyuziya aniqlanishi.
• Murakkab geometriya bilan ishlatilishi mumkin.

Kamchiliklari:

• So'rov natijasi ob'ekt renderlangandan keyingina mavjud bo'lgani uchun kechikishni keltirib chiqaradi. Bu kechikishni kadrni kechiktirish yoki asinxron so'rovlar kabi usullar yordamida kamaytirish mumkin.
• Agar so'rov natijalari juda tez-tez o'qilsa, GPU to'xtab qolishiga olib kelishi mumkin.

Misol: Okklyuziya So'rovini Amalga Oshirish

Quyida WebGL'da okklyuziya so'rovlaridan qanday foydalanishning soddalashtirilgan misoli keltirilgan:

            // Okklyuziya so'rovi ob'ektini yaratish
const query = gl.createQuery();

// So'rovni boshlash
gl.beginQuery(gl.ANY_SAMPLES_PASSED, query);

// Ob'ektning chegaralovchi hajmini (yoki soddalashtirilgan geometriyasini) renderlash
gl.drawElements(gl.TRIANGLES, indices.length, gl.UNSIGNED_SHORT, 0);

// So'rovni tugatish
gl.endQuery(gl.ANY_SAMPLES_PASSED, query);

// So'rov natijasini tekshirish (asinxron)
gl.getQueryParameter(query, gl.QUERY_RESULT_AVAILABLE);

if (gl.getQueryParameter(query, gl.QUERY_RESULT_AVAILABLE)) {
  const visible = gl.getQueryParameter(query, gl.QUERY_RESULT);
  if (visible) {
   // Ob'ektni renderlash
  } else {
   // Ob'ekt yashiringan, renderlashni o'tkazib yuborish
  }
  gl.deleteQuery(query);
}

            

              
                Copy
              
            
          

3. Portal Kullingi

Portal kullingi - bu me'moriy muhitlar yoki ichki sahnalar kabi aniq belgilangan yopiq bo'shliqlarga ega sahnalar uchun maxsus ishlab chiqilgan ko'rinishni optimallashtirish texnikasidir. Sahna portallar (eshiklar, derazalar yoki boshqa teshiklar) bilan bog'langan qavariq hududlarga (xonalarga) bo'linadi.

Algoritm kameraning joriy joylashuvidan boshlanadi va sahna grafigi bo'ylab rekursiv ravishda harakatlanib, faqat portallar orqali potentsial ko'rinadigan xonalarga tashrif buyuradi. Har bir xona uchun algoritm xonaning chegaralovchi hajmi kameraning ko'rish frustumi bilan kesishishini tekshiradi. Agar kesishsa, xonaning geometriyasi renderlanadi. Keyin algoritm joriy xonadan ko'rinadigan portallar orqali bog'langan qo'shni xonalarga rekursiv ravishda tashrif buyuradi.

Afzalliklari:

• Yopiq muhitlar uchun juda samarali.
• Chizish chaqiruvlari sonini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin.

Kamchiliklari:

• Sahna bo'linishini va portal ta'rifini ehtiyotkorlik bilan bajarishni talab qiladi.
• Amalga oshirish murakkab bo'lishi mumkin.

Misol: Portal Kullingi Stsenariysi

Virtual muzeyni tasavvur qiling. Muzey bir nechta xonalarga bo'lingan bo'lib, ularning har biri eshiklar (portallar) bilan bog'langan. Foydalanuvchi bir xonada turganida, portal kullingi faqat o'sha xonaning va eshiklar orqali ko'rinadigan xonalarning geometriyasini renderlaydi. Boshqa xonalarning geometriyasi chiqarib tashlanadi.

4. Oldindan Hisoblangan Ko'rinish (PVS)

Oldindan Hisoblangan Ko'rinish To'plamlari (PVS) ko'rinish ma'lumotlarini oflayn rejimda hisoblashni va uni ish vaqtida ishlatilishi mumkin bo'lgan ma'lumotlar strukturasida saqlashni o'z ichiga oladi. Ushbu texnika geometriyasi tez-tez o'zgarmaydigan statik sahnalar uchun mos keladi.

Oldindan ishlov berish bosqichida sahnadagi har bir katak yoki hudud uchun ko'rinish to'plami hisoblanadi. Ushbu ko'rinish to'plami o'sha katakdan ko'rinadigan barcha ob'ektlar ro'yxatini o'z ichiga oladi. Ish vaqtida algoritm kameraning joriy joylashuvini aniqlaydi va tegishli ko'rinish to'plamini oladi. Faqat ko'rinish to'plamidagi ob'ektlar renderlanadi.

Afzalliklari:

• Ish vaqtida tez va samarali.
• Statik sahnalar uchun juda samarali.

Kamchiliklari:

• Uzoq davom etadigan oldindan ishlov berish bosqichini talab qiladi.
• Dinamik sahnalar uchun mos emas.
• Ko'rinish to'plamlarini saqlash uchun sezilarli miqdorda xotira sarflashi mumkin.

Misol: O'yin Yaratishda PVS

Ko'pgina eski video o'yinlar statik muhitlarga ega darajalarda renderlash unumdorligini optimallashtirish uchun PVS'dan foydalangan. Ko'rinish to'plamlari darajani loyihalash jarayonida oldindan hisoblab chiqilgan va o'yin ma'lumotlarining bir qismi sifatida saqlangan.

Global Ilovalar uchun E'tiborga Olinadigan Jihatlar

Global auditoriya uchun WebGL ilovalarini ishlab chiqishda quyidagilarni hisobga olish muhim:

• O'zgaruvchan tarmoq sharoitlari: Dunyoning turli burchaklaridagi foydalanuvchilar juda xilma-xil internet aloqasi tezligiga ega bo'lishi mumkin. Aktivlarni yuklashni optimallashtiring va tarmoq orqali uzatilishi kerak bo'lgan ma'lumotlar miqdorini minimallashtiring.
• Qurilma imkoniyatlari: Ilovangiz yuqori darajadagi o'yin kompyuterlaridan tortib kam quvvatli mobil qurilmalargacha bo'lgan keng doiradagi qurilmalarga mos kelishini ta'minlang. Qurilmaning imkoniyatlariga qarab renderlash sifatini sozlash uchun adaptiv renderlash usullaridan foydalaning.
• Mahalliylashtirish: Turli tillarni qo'llab-quvvatlash uchun ilovangizning matni va boshqa aktivlarini mahalliylashtiring. Mahalliylashtirilgan aktivlarni foydalanuvchiga geografik jihatdan yaqin bo'lgan serverlardan taqdim etish uchun kontent yetkazib berish tarmog'idan (CDN) foydalanishni o'ylab ko'ring.
• Foydalanish imkoniyati: Ilovangizni nogironligi bo'lgan foydalanuvchilar uchun qulay qilib loyihalashtiring. Rasmlar uchun alternativ matn taqdim eting, klaviatura navigatsiyasidan foydalaning va ilovangizning ekran o'qish dasturlari bilan mos kelishini ta'minlang.

WebGL uchun Okklyuziya Kullingini Optimallashtirish

Quyida WebGL'da okklyuziya kullingini optimallashtirish uchun ba'zi umumiy maslahatlar keltirilgan:

• Soddalashtirilgan Geometriyadan foydalaning: Okklyuziya kullingi uchun soddalashtirilgan geometriyadan foydalaning. To'liq ob'ektni renderlash o'rniga, chegaralovchi quti yoki chegara sferasidan foydalaning.
• Okklyuziya Kullingini Frustum Kullingi bilan birlashtiring: Ko'rinishdan butunlay tashqarida bo'lgan ob'ektlarni yo'q qilish uchun okklyuziya kullingidan oldin frustum kullingini bajaring.
• Asinxron So'rovlardan foydalaning: GPU to'xtab qolishining oldini olish uchun asinxron okklyuziya so'rovlaridan foydalaning.
• Ilovangizni Profiling Qiling: Unumdorlikdagi to'siqlarni aniqlash va kodingizni mos ravishda optimallashtirish uchun WebGL profiling vositalaridan foydalaning.
• Aniqlik va Unumdorlikni muvozanatlashtiring: Aniqlik va unumdorlik o'rtasida muvozanatni saqlaydigan okklyuziya kullingi texnikasini tanlang. Ba'zi hollarda, okklyuziya kullingiga juda ko'p vaqt sarflashdan ko'ra, bir nechta qo'shimcha ob'ektlarni renderlash yaxshiroq bo'lishi mumkin.

Asoslardan Tashqari: Ilg'or Texnikalar

Yuqorida muhokama qilingan asosiy texnikalardan tashqari, bir nechta ilg'or strategiyalar WebGL'da ko'rinishni optimallashtirishni yanada yaxshilashi mumkin:

1. Konservativ Rasterizatsiya

Konservativ rasterizatsiya uchburchaklarning rasterizatsiya qamrovini kengaytirib, uchburchak bilan faqat qisman qoplangan piksellarning ham qoplangan deb hisoblanishini ta'minlaydi. Bu, ayniqsa, okklyuziya kullingi uchun foydali bo'lishi mumkin, chunki u aniqlik muammolari tufayli kichik yoki ingichka ob'ektlarning noto'g'ri chiqarib tashlanishi holatlarining oldini olishga yordam beradi.

2. Ko'rinish Buferi (ViBu)

Ko'rinish buferi (ViBu) - bu har bir piksel uchun ko'rinish ma'lumotlarini saqlaydigan ekran-bo'shliqlik ma'lumotlar strukturasi. Keyin bu ma'lumotlardan atrof-muhit okklyuziyasi va global yoritish kabi turli xil renderlash effektlari uchun foydalanish mumkin. ViBu shuningdek, har bir pikselda qaysi ob'ektlar ko'rinishini aniqlash orqali okklyuziya kullingi uchun ham ishlatilishi mumkin.

3. GPU Boshqaruvidagi Renderlash

GPU boshqaruvidagi renderlash renderlash yuklamasining ko'proq qismini CPU'dan GPU'ga o'tkazadi. Bu, ayniqsa, okklyuziya kullingi uchun foydali bo'lishi mumkin, chunki u GPU'ga ko'rinishni aniqlashni boshqa renderlash vazifalari bilan parallel ravishda bajarish imkonini beradi.

Haqiqiy Hayotdan Misollar

Keling, okklyuziya kullingi haqiqiy WebGL ilovalarida qanday ishlatilishiga oid ba'zi misollarni ko'rib chiqaylik:

• Onlayn O'yinlar: Ko'pgina onlayn o'yinlar murakkab o'yin muhitlarida renderlash unumdorligini optimallashtirish uchun okklyuziya kullingidan foydalanadi. Masalan, katta shahar sahnasiga ega bo'lgan o'yin faqat o'yinchining joriy joylashuvidan ko'rinadigan binolarni renderlash uchun portal kullingidan foydalanishi mumkin.
• Arxitektura Vizualizatsiyalari: Arxitektura vizualizatsiyalari ko'pincha interaktiv sayohatlarning unumdorligini yaxshilash uchun okklyuziya kullingidan foydalanadi. Masalan, virtual binoni o'rganayotgan foydalanuvchi faqat o'zining joriy pozitsiyasidan ko'rinadigan xonalarni ko'rishi mumkin.
• Interaktiv Xaritalar: Interaktiv xaritalar xarita plitkalarini renderlashni optimallashtirish uchun okklyuziya kullingidan foydalanishi mumkin. Masalan, 3D xaritani ko'rayotgan foydalanuvchi faqat o'zining joriy nuqtai nazaridan ko'rinadigan plitkalarni ko'rishi mumkin.

WebGL'da Okklyuziya Kullingining Kelajagi

WebGL rivojlanishda davom etar ekan, okklyuziya kullingi texnikalarida yanada ko'proq yutuqlarni ko'rishimiz mumkin. Kelajakdagi rivojlanishning ba'zi potentsial yo'nalishlari quyidagilardir:

• Uskunaviy Tezlashtirish: WebGL'ning kelajakdagi versiyalari okklyuziya kullingi uchun uskunaviy tezlashtirishni taqdim etishi mumkin, bu esa uni yanada samaraliroq qiladi.
• AI asosidagi Okklyuziya Kullingi: Mashinaviy o'qitish texnikalari ko'rinishni bashorat qilish va okklyuziya kullingi qarorlarini optimallashtirish uchun ishlatilishi mumkin.
• WebGPU bilan integratsiya: WebGL'ning vorisi bo'lgan WebGPU, GPU uskunasiga pastroq darajadagi kirishni ta'minlash uchun mo'ljallangan, bu esa yanada murakkab okklyuziya kullingi texnikalarini qo'llash imkonini berishi mumkin.

Xulosa

Okklyuziya kullingi WebGL ilovalarida renderlash unumdorligini optimallashtirish uchun kuchli texnikadir. Foydalanuvchiga ko'rinmaydigan ob'ektlarni chiqarib tashlash orqali, okklyuziya kullingi chizish chaqiruvlari sonini sezilarli darajada kamaytirishi va kadr tezligini yaxshilashi mumkin. Global auditoriya uchun WebGL ilovalarini ishlab chiqishda brauzer muhitining cheklovlarini, turli qurilmalarning turli xil uskunaviy imkoniyatlarini va tarmoq kechikishining ta'sirini hisobga olish muhimdir. To'g'ri okklyuziya kullingi texnikalarini ehtiyotkorlik bilan tanlab va kodingizni optimallashtirib, siz butun dunyodagi foydalanuvchilarga silliq va sezgir tajriba taqdim eta olasiz.

Ilovangizni muntazam ravishda profiling qilishni va o'zingizning maxsus ehtiyojlaringiz uchun eng yaxshi yechimni topish uchun turli xil okklyuziya kullingi texnikalari bilan tajriba o'tkazishni unutmang. Asosiy maqsad - maqsadli auditoriyangiz uchun optimal renderlash sifati va kadr tezligiga erishish uchun aniqlik va unumdorlik o'rtasida muvozanatni saqlashdir.