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2009/3/25 Na-7
2009/4/5 Na-7

立体地形モデルの描画速度に関する計測と考察

注意	この資料は、筆者が自らの経験を記録したものであり、他人に勧めるものではありません。この資料を参考として行った行為がいかなる結果になろうとも、筆者は責任を負いませんので予めご承知おきください。

◎使用ツール

ツール名	入手元
XNA3.0（XNA GameStudio 3.0：ゲーム開発用フレームワーク）	http://msdn.microsoft.com/ja-jp/xna/default.aspx

◎目次

１．目的

	開発中の立体地形モデルの描画速度が遅いため、どの要素（頂点数、テクスチャ解像度、模様の複雑さなど）がどの程度影響しているかを把握し、描画速度改善のポイントを探る。
	今回の調査対象は地形モデルだが、調査結果は「3DモデルをDrawIndexedPrimitivesで描画する」場合において広く適用できる可能性がある。
	この記事は筆者ブログの記事（2009/3/24）に関連して作成した。

２．計測結果一覧表

番号	地形モデル					テクスチャ					フレームレート（fps)
番号	種類	描画プリミティブ数（注1）	描画頂点数（注2）	カラーマップ（注3）	描画回数（注4）	種類	種類数	貼付枚数	解像度	Generate Mipmaps	カメラ移動時	カメラ静止時
1	地表モデル	84,652	253,956	通常	1	赤（注5）	1	84,652	512×512	False	30	30
2	地表モデル	84,652	253,956	通常	1	赤	1	84,652	512×512	True	30	38
3	地表モデル	84,652	253,956	通常	1	赤	1	84,652	128×128	False	30	38
4	地表モデル	84,652	253,956	通常	1	赤	1	84,652	128×128	True	30	38
5	地表モデル	84,652	253,956	通常	1	芝（注6）	1	84,652	512×512	False	30	30
6	地表モデル	84,652	253,956	通常	1	芝	1	84,652	512×512	True	30	38
7	地表モデル	84,652	253,956	通常	1	芝	1	84,652	128×128	False	30	38
8	地表モデル	84,652	253,956	通常	1	芝	1	84,652	128×128	True	30	38
9	地形種別モデル	42,356	127,068	通常	446	赤	1	42,356	512×512	False	1	1
10	地形種別モデル	42,356	127,068	通常	446	赤	1	42,356	512×512	True	1	1
11	地形種別モデル	42,356	127,068	通常	446	赤	1	42,356	128×128	False	1	1
12	地形種別モデル	42,356	127,068	通常	446	赤	1	42,356	128×128	True	1	1
13	地形種別モデル	42,356	127,068	通常	446	芝	1	42,356	512×512	False	1	1
14	地形種別モデル	42,356	127,068	通常	446	芝	1	42,356	512×512	True	1	1
15	地形種別モデル	42,356	127,068	通常	446	芝	1	42,356	128×128	False	1	1
16	地形種別モデル	42,356	127,068	通常	446	芝	1	42,356	128×128	True	1	1
17	地形種別モデル	42,356	127,068	通常	446	通常（注7）	132(+流用314)	42,356	512×512	True	1	1
18	地形種別モデル	42,356	127,068	青色に置換	15	赤	1	42,356	512×512	False	15	15
19	地形種別モデル	42,356	127,068	青色に置換	15	赤	1	42,356	512×512	True	15	15
20	地形種別モデル	42,356	127,068	青色に置換	15	赤	1	42,356	128×128	False	15	15
21	地形種別モデル	42,356	127,068	青色に置換	15	赤	1	42,356	128×128	True	15	15
22	地形種別モデル	42,356	127,068	青色に置換	15	芝	1	42,356	512×512	False	15	15
23	地形種別モデル	42,356	127,068	青色に置換	15	芝	1	42,356	512×512	True	15	15
24	地形種別モデル	42,356	127,068	青色に置換	15	芝	1	42,356	128×128	False	15	15
25	地形種別モデル	42,356	127,068	青色に置換	15	芝	1	42,356	128×128	True	15	15
26	地形種別モデル	42,356	127,068	青色に置換	15	通常（注8）	15	42,356	512×512	True	15	15

注1	描画プリミティブ数＝描画ポリゴン数
注2	描画頂点数＝描画プリミティブ数×3
注3	「カラーマップ＝通常」は左図、「カラーマップ＝青色に置換」は右図
注4	描画回数＝「DrawIndexedPrimitives呼び出し回数」（地形モデルの種類とカラーマップによって変動する）
注5	「テクスチャ種類：赤」は、パターンテクスチャを真っ赤なテクスチャに置き換えた
注6	「テクスチャ種類：芝」は、パターンテクスチャを芝テクスチャに置き換えた
注7	「カラーマップ：通常、テクスチャ種類：通常」の場合、132種類のパターンテクスチャが使用される　　　（複合パターンのうち314種類分は、既存の132種類の中から代用テクスチャを流用している）
注8	「カラーマップ：青色に置換、テクスチャ種類：通常」の場合、15種類のパターンテクスチャが使用される　　　（地表（芝）と川湖のパターンだけで15種類ある）

３．計測結果の考察

DrawIndexedPrimitives呼び出し回数が多いと遅延する
　

描画プリミティブ数や描画頂点数、テクスチャの貼付枚数や解像度、模様の複雑さ等は、描画速度にあまり影響しない

	DrawIndexedPrimitives呼び出し回数：446回の例は極端なので無視しても良いが、1回＝30～38fpsと、15回＝15fpsではかなり差があるので注意！（同期待ちの可能性も考えられる？？）
	（2009/4/5追記）描画が遅い原因は、同期待ちによるよるものでした。詳細はこちら。

Generate MipmapsをTrueにしておくと、滑らか表示になるだけでなく、速度も向上する場合がある
　

カメラをズームアップしていくと、注目対象が繊細に表示されるだけでなく、描画が少し早くなる

カメラを手前に引いて視界範囲を広げると、描画速度は遅くなるので注意すること

４．一般事例への適用について

今回の調査対象は地形モデルだが、考察内容は「3DモデルをDrawIndexedPrimitivesで描画する」場合において広く適用できる可能性がある。

（2009/4/5追記）mesh.drawによる描画は、内部的にDrawIndexedPrimitivesを呼び出しているようなので、同様に考えられる。
　　　　　

モデリングの際は、モデルの頂点数やテクスチャの解像度、複雑性などよりも、「マテリアル数（テクスチャの種類数）」に気を付けた方が良い~~かもしれない~~。

（2009/4/5追記）テクスチャファイルを1枚にまとめて描画命令の呼び出し回数を減らす最適化技法がある。DwarfTutorial内のdwarf.jpgもその効果を狙ったものと推察する。（キーワード：テクスチャアトラス、アトラス展開、テクスチャページ）
　　　　　