彼らはそれをどうしましたか？テラリアの何百万ものタイル

私はTerrariaに似たゲームエンジンを主に挑戦として取り組んできましたが、そのほとんどを理解しましたが、何百万もの相互作用/収穫可能なタイルをどのように扱うかについて頭を包み込むように思えませんゲームは一度に持っています。私のエンジンでは、Terrariaで可能なことの1/20である約500.000のタイルを作成すると、フレームレートが60から約20に低下します。気を付けてください、私はタイルで何もしていません。メモリに保存するだけです。

更新：私が物事を行う方法を示すためにコードが追加されました。

これは、タイルを処理して描画するクラスの一部です。犯人は「foreach」の部分で、空のインデックスも含めてすべてを繰り返すと推測しています。

...
    public void Draw(SpriteBatch spriteBatch, GameTime gameTime)
    {
        foreach (Tile tile in this.Tiles)
        {
            if (tile != null)
            {
                if (tile.Position.X < -this.Offset.X + 32)
                    continue;
                if (tile.Position.X > -this.Offset.X + 1024 - 48)
                    continue;
                if (tile.Position.Y < -this.Offset.Y + 32)
                    continue;
                if (tile.Position.Y > -this.Offset.Y + 768 - 48)
                    continue;
                tile.Draw(spriteBatch, gameTime);
            }
        }
    }
...

また、Tile.Drawメソッドもあります。これは、各タイルがSpriteBatch.Drawメソッドの4つの呼び出しを使用するため、更新でも実行できます。これは私のオートタイルシステムの一部です。つまり、隣接するタイルに応じて各コーナーを描画します。texture_ *は長方形であり、各更新ではなく、レベルの作成時に一度設定されます。

...
    public virtual void Draw(SpriteBatch spriteBatch, GameTime gameTime)
    {
        if (this.type == TileType.TileSet)
        {
            spriteBatch.Draw(this.texture, this.realm.Offset + this.Position, texture_tl, this.BlendColor);
            spriteBatch.Draw(this.texture, this.realm.Offset + this.Position + new Vector2(8, 0), texture_tr, this.BlendColor);
            spriteBatch.Draw(this.texture, this.realm.Offset + this.Position + new Vector2(0, 8), texture_bl, this.BlendColor);
            spriteBatch.Draw(this.texture, this.realm.Offset + this.Position + new Vector2(8, 8), texture_br, this.BlendColor);
        }
    }
...

私のコードに対する批判や提案は大歓迎です。

更新：ソリューションが追加されました。

これが最後のLevel.Drawメソッドです。Level.TileAtメソッドは、入力された値をチェックするだけで、OutOfRange例外を回避します。

...
    public void Draw(SpriteBatch spriteBatch, GameTime gameTime)
    {
        Int32 startx = (Int32)Math.Floor((-this.Offset.X - 32) / 16);
        Int32 endx = (Int32)Math.Ceiling((-this.Offset.X + 1024 + 32) / 16);
        Int32 starty = (Int32)Math.Floor((-this.Offset.Y - 32) / 16);
        Int32 endy = (Int32)Math.Ceiling((-this.Offset.Y + 768 + 32) / 16);

        for (Int32 x = startx; x < endx; x += 1)
        {
            for (Int32 y = starty; y < endy; y += 1)
            {
                Tile tile = this.TileAt(x, y);
                if (tile != null)
                    tile.Draw(spriteBatch, gameTime);

            }
        }
    }
...

レンダリング中に500,000タイルすべてをループしていますか？もしそうなら、それはあなたの問題の一部を引き起こす可能性が高いです。レンダリング時に50万個のタイルをループし、「更新」ティックを実行するときに50万個のタイルをループすると、各フレームで100万個のタイルをループします。

明らかに、これを回避する方法があります。レンダリング中に更新ティックを実行できるため、これらすべてのタイルをループする時間を半分に節約できます。しかし、それはレンダリングコードと更新コードを1つの関数に結び付け、一般的には悪い考えです。

画面上にあるタイルを追跡し、それらだけをループ（およびレンダリング）することができます。タイルのサイズや画面サイズなどに応じて、ループする必要があるタイルの量を簡単に削減でき、処理時間を大幅に節約できます。

最後に、そしておそらく最良の選択肢（ほとんどの大規模な世界のゲームがこれを行います）は、地形を地域に分割することです。ワールドを、たとえば512x512のタイルのチャンクに分割し、プレーヤーがリージョンに近づく、またはリージョンから遠くなるにつれて、リージョンをロード/アンロードします。また、これにより、あらゆる種類の「更新」ティックを実行するために遠くのタイルをループする必要がなくなります。

（明らかに、エンジンがタイルで更新ティックを実行しない場合は、これらに言及しているこの回答の部分を無視できます。）

私はここで答えのいずれかによって処理されない1つの大きな間違いを見ます。もちろん、必要以上に多くのタイルを描いたり繰り返したりしないでください。それほど明白ではないのは、実際にタイルを定義する方法です。あなたがタイルクラスを作ったのを見ることができるように、私もいつもそれをしていましたが、それは大きな間違いです。おそらく、そのクラスにはあらゆる種類の関数があり、多くの不必要な処理を作成します。

処理に本当に必要なものだけを反復処理する必要があります。そのため、実際にタイルに必要なものについて考えてください。'mを描画するには、テクスチャのみが必要ですが、実際の画像は処理が大きいため、繰り返したくないです。int [、]またはunsigned byte [、]を作成することもできます（255を超えるタイルテクスチャを期待しない場合）。必要なのは、これらの小さな配列を反復処理し、スイッチまたはifステートメントを使用してテクスチャを描画することだけです。

それでは、何を更新する必要がありますか？タイプ、健康、ダメージは十分なようです。これらはすべてバイト単位で保存できます。更新ループ用に次のような構造体を作成してください：

struct TileUpdate
{
public byte health;
public byte type;
public byte damage;
}

実際にタイプを使用してタイルを描画できます。したがって、構造体からその配列をデタッチ（配列を独自に作成）して、描画ループの不要なヘルスフィールドと損傷フィールドを反復処理しないようにすることができます。更新の目的では、ゲーム世界がより生き生きと感じられるように（画面の外でエンティティが変化するように）、画面よりも広い領域を考慮する必要があります。

上記の構造を保持する場合、タイルごとに3バイトしかかかりません。したがって、保存とメモリの目的にはこれが理想的です。処理速度については、intまたはbyteを使用するか、64ビットシステムを使用する場合はlong intを使用するかは実際には重要ではありません。

さまざまなエンコード手法を使用できます。

RLE：したがって、座標（x、y）から始めて、軸の1つに沿って同じタイルがいくつ並んでいるか（長さ）をカウントします。例：（1,1,10,5）は、座標1,1から始まるタイルタイプ5のタイルが10個あることを意味します。

大規模配列（ビットマップ）：配列の各要素は、その領域にあるタイルタイプを保持します。

編集：私はちょうどここでこの素晴らしい質問に出くわしました： マップ生成のためのランダムシード関数？

Perlinノイズジェネレーターは良い答えのように見えます。

おそらく既に提案されているように、タイルマップをパーティション分割する必要があります。たとえば、Quadtree構造を使用して、不要な（表示されない）タイルの潜在的な処理（単純なループ処理など）を取り除きます。この方法では、処理が必要な可能性のあるもののみを処理し、データセット（タイルマップ）のサイズを大きくしても、実際のパフォーマンスが低下することはありません。もちろん、ツリーのバランスが取れていると仮定します。

「古い」を繰り返すことでつまらない音や何かを鳴らしたくはありませんが、最適化するときは、常にツールチェーン/コンパイラでサポートされている最適化を使用することを忘れないでください。そして、はい、時期尚早な最適化はすべての悪の根源です。コンパイラを信頼してください。ほとんどの場合、あなたよりもよく知っていますが、常に、常に2回測定し、決して推測値に依存しないでください。実際のボトルネックがどこにあるかわからない限り、最速のアルゴリズムを高速に実装することではありません。そのため、プロファイラーを使用して、コードの最も遅い（ホット）パスを見つけ、それらを除去（または最適化）することに焦点を合わせる必要があります。ターゲットアーキテクチャの低レベルの知識は、多くの場合、ハードウェアが提供するすべてのものを絞り出すために不可欠であるため、これらのCPUキャッシュを調べて、分岐予測子とは何かを学習します。プロファイラーがキャッシュ/ブランチのヒット/ミスについて通知する内容を参照してください。また、何らかの形のツリーデータ構造を使用すると、インテリジェントデータ構造とダムアルゴリズムを使用する方が、他の方法よりも優れています。パフォーマンスに関しては、データが最初になります。:)

ドローコールが多すぎるのではないでしょうか？すべてのマップタイルテクスチャを単一の画像（タイルアトラス）に配置すると、レンダリング中にテクスチャが切り替わりません。また、すべてのタイルを単一のメッシュにバッチ処理する場合、1回の描画呼び出しで描画する必要があります。

動的な調整について...おそらく、クワッドツリーはそれほど悪い考えではありません。タイルがリーフに配置され、非リーフノードがその子からのバッチメッシュであると仮定すると、ルートには1つのメッシュにバッチされたすべてのタイルが含まれている必要があります。1つのタイルを削除するには、ルートまでのノードの更新（メッシュの再バッチ処理）が必要です。しかし、すべてのツリーレベルで、4 * tree_heightメッシュがそれほど多くないはずのメッシュリバッチされたメッシュの1/4しかありませんか？

ああ、このツリーをクリッピングアルゴリズムで使用すると、常にルートノードではなく、その子の一部がレンダリングされるため、ルートまでのすべてのノードを更新する必要はありませんが、（リーフではない）ノードまで現時点でのレンダリング。

私の考えだけで、コードはなく、たぶんナンセンスです。

@到着は正しいです。問題は描画コードです。フレームごとに4 * 3000 + ドロークワッドコマンド（24000+ ドローポリゴンコマンド）の配列を構築しています。次に、これらのコマンドが処理され、GPUにパイプされます。これはかなり悪いです。

いくつかの解決策があります。

• タイルの大きなブロック（画面サイズなど）を静的テクスチャにレンダリングし、1回の呼び出しで描画します。
• シェーダーを使用して、フレームごとにジオメトリをGPUに送信せずにタイルを描画します（つまり、タイルマップをGPUに保存します）。

あなたがする必要があるのは、世界を地域に分割することです。Perlinノイズテレインの生成では共通のシードを使用できるため、世界が事前生成されていなくても、シードはノイズアルゴの一部を形成し、新しいテレインを既存のパーツにうまく継ぎ合わせます。この方法では、プレイヤーが一度に表示する前に小さなバッファー（現在の画面の周りのいくつかの画面）よりも多くを計算する必要はありません。

プレイヤーの現在の画面から遠く離れた場所で成長している植物などの処理に関しては、たとえばタイマーを使用できます。これらのタイマーは、植物やその位置などに関する情報を保存するファイルを繰り返し処理します。タイマー内のファイルを読み取り/更新/保存するだけです。プレイヤーが再び世界のそれらの部分に到達すると、エンジンは通常どおりファイルを読み込み、画面に新しいプラントデータを表示します。

収穫と農業のために、昨年作った同様のゲームでこのテクニックを使いました。プレイヤーはフィールドから遠く離れて歩くことができ、戻ったときにアイテムが更新されていました。

膨大な数のブロックを処理する方法について考えてきましたが、頭に浮かぶのはフライウェイトデザインパターンだけです。わからない場合は、それについて読むことを強くお勧めします。メモリの節約と処理に関しては、多くの助けになるかもしれません：http : //en.wikipedia.org/wiki/Flyweight_pattern