성능 극대화: PixiJS 최적화에 대한 심층 분석

고급 전략과 기술을 통해 PixiJS 애플리케이션을 한 단계 더 발전시키세요

머리말

이 게시물에서는 CPU/메모리 측면에서 pixiJS 내에서 여러 요소의 렌더링을 가장 잘 최적화할 수 있는 다양한 방법을 살펴봅니다. 예를 들어 캐싱 없이 모든 프레임을 다시 렌더링하는 것(CPU 사용량 측면에서 좋은 성능을 발휘함)과 렌더링된 그래픽을 메모리에 캐싱하는 것의 차이점을 생각해 보세요. 이렇게 하면 장면의 그래픽 수에 비례하여 메모리 사용량이 늘어납니다.

이러한 최적화를 처리하기 위한 다양한 전략이 있습니다. 특히 주목할 만한 것은 데이터 지향 설계로, 이는 전통적으로 일반적인 객체 지향 프로그래밍 방식에서 근본적으로 대안적인 접근 방식을 제시합니다.

다른 주요 방법으로는 훨씬 더 구조화된 형식(예: C#의 NativeArray 및 TypeScript의 TypedArray)을 선별하고 활용하는 방법이 있습니다. 이를 통해 캐시 누락을 제한할 수 있지만 상당한 엔지니어링 경험 및/또는 사용자 정의가 필요한 메모리 버퍼 관리가 훨씬 향상됩니다.

이 게시물에서는 PixiJS를 사용하여 WebGL 환경을 최적화하는 한 가지 작업 방법인 객체 지향 접근 방식(모범 사례 포함)에 중점을 둘 것입니다. 이는 PixiJS 애플리케이션의 속도와 효율성을 높이기 위한 잘 구성된 수단을 제공합니다.

다음 기사에서는 또 다른 강력한 최적화 접근 방식인 엔터티-구성 요소-시스템 접근 방식에 대해 이야기하겠습니다. ECS 접근 방식은 놀랍도록 데이터 지향적이며 고성능 환경에서 PixiJS를 최적화할 때 새로운 모습을 제공합니다. ECS 접근 방식의 핵심을 심층적으로 다루는 이 기사는 Medium에서 계속됩니다.

Pixi 애플리케이션의 성능을 최적화하고 더욱 향상시키려는 시도에는 항상 더 나은 방법이 있다는 점을 항상 기억하세요. 더 좋다는 것이 가장 최적화되거나 가장 빠르다는 것을 의미하지는 않습니다. 최상의 솔루션은 최적화에 투자하는 시간과 해당 투자 수익 사이의 균형을 유지하여 프로젝트 기한을 맞출 수 있으면서도 리소스를 과도하게 확장하지 않고도 잠재 사용자를 만족시킬 만큼 충분한 최적화를 확보하는 것입니다.

객체 지향 접근 방식

이 섹션에서는 PixiJS 애플리케이션을 최적화하는 최선의 방법을 안내하겠습니다.

이 섹션은 공식 팁을 바탕으로 작성되었으므로 확인해 볼 가치가 있습니다!

나머지 논의에서는 Pixi 그래픽, 스프라이트, 메시 및 기본 Pixi 컨테이너 대신 파티클 컨테이너를 사용하는 경우에 대해 설명합니다. 이 장에서는 PixiJS 프로젝트가 작동하고 가장 효율적으로 렌더링될 수 있도록 객체 지향 컨텍스트에서 모든 것을 최적으로 사용할 수 있는 방법에 대한 명확한 보기를 제공해야 합니다.

Pixi 그래픽의 내부 작동 이해

Pixi 그래픽을 효과적으로 사용하려면 내부적으로 어떻게 작동하는지 이해해야 합니다. 그럼 Pixi에서 그래픽 객체를 생성하는 매우 기본적인 예를 보여주는 것부터 시작하겠습니다.

const graphics = new PIXI.Graphics();
graphics.beginFill(0xff0000);
graphics.drawRect(0, 0, 200, 100);
graphics.endFill();

그러나 이 간단한 구현에서 중요한 것은 '내부'에서 일어나는 일입니다. 이런 종류의 그래픽을 만들 때 Pixi는 GraphicsGeometry 개체라는 것을 만듭니다. 해당 개체는 그리는 모양에 대해 지정한 치수와 속성에 따라 모양과 크기를 갖습니다. 그런 다음 최종 Geometry 개체는 Graphics 개체 내의 GeometryList 내에 저장됩니다.

PIXI.Graphics의 도움으로 무언가를 그릴 때마다 GeometryList가 업데이트된다는 점에 유의하세요. 때로는 이 목록을 지우고 싶지만 동시에 그래픽 객체를 활성 상태로 유지하고 싶을 때가 있습니다. 여기서 .clear() 메서드가 사용됩니다. 이 프로세스의 작동 방식을 아는 것은 Pixi가 앱에서 그래픽을 처리하고 렌더링하는 방법에 직접적인 영향을 미치기 때문에 Pixi를 사용할 때 큰 도움이 됩니다.

Pixi 그래픽 최적화 기술

PixiJS에서 100개의 그래픽 개체를 생성하는 사용 사례를 통해 최적화 전략을 살펴보겠습니다.

function createGraphics(x, y) {
    const graphic = new PIXI.Graphics();
    graphic.beginFill(0xDE3249);
    graphic.drawCircle(x, y, 10);
    graphic.endFill();
    return graphic;
}

for (let i = 0; i < 100; i++) {
    const x = Math.random() * app.screen.width;
    const y = Math.random() * app.screen.height;
    const graphics = createGraphics(x, y);
    app.stage.addChild(graphic);
}

이 시나리오에서 100개의 그래픽 개체가 모두 동일한 너비와 높이를 공유하는 경우 형상을 재사용하여 최적화할 수 있습니다.

GraphicsGeometry를 참조로 전달

원에 대한 단일 기하학을 생성하고 재사용합니다.

// Create a single geometry for a circle
const circleGeometry = new PIXI.Graphics();
circleGeometry.beginFill(0xDE3249);
circleGeometry.drawCircle(0, 0, 10); // Draw a circle at the origin
circleGeometry.endFill();
// Function to create a graphic using the circle geometry
function createCircle(x, y) {
    const circle = new PIXI.Graphics(circleGeometry.geometry);
    circle.x = x;
    circle.y = y;
    return circle;
}
// Create 100 circles using the same geometry
for (let i = 0; i < 100; i++) {
    const x = Math.random() * app.screen.width;
    const y = Math.random() * app.screen.height;
    const circle = createCircle(x, y);
    app.stage.addChild(circle);
}

이 방법은 각 개체에 대해 복제하는 대신 동일한 형상을 참조하여 메모리 사용량을 크게 줄입니다.

Draw All in One Graphics Object

For static graphics or complex structures, drawing all elements in a single Graphics object is another optimization technique:

const graphics = new PIXI.Graphics();
// Draw 100 circles using the same PIXI.Graphics instance
for (let i = 0; i < 100; i++) {
    const x = Math.random() * app.screen.width;
    const y = Math.random() * app.screen.height;
    graphics.beginFill(0xDE3249);
    graphics.drawCircle(x, y, 10);
    graphics.endFill();
}
// Add the graphics to the stage
app.stage.addChild(graphics);

In this approach, instead of creating new Graphics objects, we add new geometries to the GeometryList of a single Graphics instance. This method is particularly efficient for more complex graphic structures.

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Leveraging the Power of CacheAsBitmap in PixiJS

One of the most powerful features within PixiJS is CacheAsBitmap. Essentially, it lets the engine treat graphics like sprites. This can bring performance up substantially in certain cases.

• Only use CacheAsBitmap if the object is not updated too often.

• Big batch of Graphics can be cached as bitmap in container. Instead having 100 Graphics re-rendered, pixi will take a snapshot and pre-render it as a bitmap.

• Always consider the memory usage, cached bitmaps are using a lot of memory.

When to Use CacheAsBitmap

One should use cacheAsBitmap judiciously. It will be most effective when applied to objects that need to update seldom. For instance, if one happens to have thousands of volume of Graphics that are static or have only a rare change, caching them as a bitmap radically reduces rendering overhead.

Instead of re-rendering 100 individual Graphics, PixiJS can take a 'snapshot' of these and render them as single bitmap. This is how you can implement:

const graphicsContainer = new PIXI.Container();
// Add your graphics to the container
// ...
// Cache the entire container as a bitmap
graphicsContainer.cacheAsBitmap = true;

Memory Usage Consideration

However, it's important to be mindful of memory usage. Cached bitmaps can consume a significant amount of memory. Therefore, while cacheAsBitmap can drastically reduce the rendering load, it trades off by using more memory. This trade-off should be carefully considered based on the specific needs and constraints of your application.

In summary, cacheAsBitmap is an effective tool for optimizing performance in PixiJS, particularly for static or seldom-updated graphics. It simplifies rendering by treating complex graphics as single bitmaps, but it's essential to balance this with the memory footprint implications.

Why Sprites Are Often More Efficient than Graphics in PixiJS

When it comes to memory efficiency in PixiJS, sprites generally have the upper hand over graphics. This is particularly evident when dealing with multiple objects that share the same shape or texture. Let's revisit the example of creating 100 circle graphics, but this time using sprites.

Creating Sprites from a Single Texture

First, we create a texture from the geometry of a single circle graphic:

const circleGraphic = new PIXI.Graphics();
circleGraphic.beginFill(0xDE3249);
circleGraphic.drawCircle(0, 0, 10);
circleGraphic.endFill();
// Generate a texture from the graphic
const circleTexture = app.renderer.generateTexture(circleGraphic);
Next, we use this texture to create sprites:
// Function to create a sprite using the circle texture
function createCircleSprite(x, y) {
    const sprite = new PIXI.Sprite(circleTexture);
    sprite.x = x;
    sprite.y = y;
    return sprite;
}

// Create and add 100 circle sprites to the stage
for (let i = 0; i < 100; i++) {
    const x = Math.random() * app.screen.width;
    const y = Math.random() * app.screen.height;
    const circleSprite = createCircleSprite(x, y);
    app.stage.addChild(circleSprite);
}

In this approach, instead of re-rendering graphics and managing a growing geometry list for each object, we create one texture and reuse it across multiple sprites. This significantly reduces the rendering load and memory usage.

Limitations and Creative Solutions

One limitation of this method is that you're constrained by the textures you've created. However, this is where creativity becomes key. You can generate various shaped textures using PIXI.Graphics and apply them to Sprites. An especially efficient approach is to create a baseTexture, like a 1x1 pixel bitmap, and reuse it for all rectangular sprites. By resizing the sprite to different dimensions, you can leverage the same baseTexture across multiple sprites without redundancy.
For instance:

// This creates a 16x16 white texture
const baseTexture = PIXI.Texture.WHITE;

// Use this baseTexture for all rectangular shapes
const sprite= new PIXI.Sprite(baseTexture);
sprite.tint = 0xDE3249; // Set the sprite color
sprite.position.set(x, y);
sprite.width = width;
sprite.height = height;

With this method, .tint() allows you to color the sprite without triggering a full re-render, as the tint is applied as an additional shader effect directly on the GPU.

Using 100k Sprites in Particle Container

To illustrate the power of this technique, imagine running 100,000 individual sprites with random tints, each transforming on every frame, all while maintaining a smooth 60 FPS.

For further reading on optimizing PixiJS, I highly recommend an insightful article by one of the original creators of PixiJS, which delves deeply into the renderTexture technique. 

You can find it here

와우! 여기까지 오셨다면 PixiJS 최적화에 대한 심층 분석을 통해 저와 함께 해주셔서 진심으로 감사드립니다. 여기에서 공유된 통찰력과 기술이 귀하의 프로젝트에 귀중한 정보가 되기를 바랍니다. ECS(Entity-Component-System) 접근 방식과 NativeArrays의 기능을 더욱 자세히 살펴보는 다음 기사를 계속 지켜봐 주시기 바랍니다. 이러한 방법은 PixiJS 애플리케이션의 성능과 효율성을 새로운 차원으로 끌어올릴 것입니다. 읽어주셔서 감사합니다. 다음 글에서 뵙겠습니다!

위 내용은 성능 극대화: PixiJS 최적화에 대한 심층 분석의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!