threejs性能优化

threejs性能优化

three.js是目前国内开发Web3D应用最多的第三方库，它提供了非常多的3D显示功能。在使用的时候，虽然three.js 本身做了优化，但是在较大分辨率下，加载较大或者较多模型时会出现，帧率会越低，给人感觉就越卡，因此性能方面的优化对提高视觉体验有着积极影响。以下是我在项目（vue+threejs）开发结合度娘总结的一些思路，希望能有所帮助。

1. 合理执行渲染方法

   因为默认情况下requestAnimationFrame（）每秒执行60次，如果在里面加个for循环，代码效率就会严重影响，同时还要减少浮点计算，系统对浮点计算开支比较大，尽量写成小数乘法。

   在一些特定的应用中没有必要保持Threejs渲染频率为60FPS，那么可以通过Threejs渲染时间判断来控制Threejs渲染频率，比如设置为30FPS。

   下面代码通过时钟对象.Clock的.getDelta()方法获得threejs两帧渲染时间间隔，然后通过时间判断来控制渲染器渲染方法.render()每秒执行次数：

   // 创建一个时钟对象Clock
   var clock = new THREE.Clock();
   // 设置渲染频率为30FBS，也就是每秒调用渲染器render方法大约30次
   var FPS = 30;
   var renderT = 1 / FPS; //单位秒  间隔多长时间渲染渲染一次
   // 声明一个变量表示render()函数被多次调用累积时间
   // 如果执行一次der，timeS重新置0
   var timeS = 0;
   function render() {requestAnimationFrame(render);//.getDelta()方法获得两帧的时间间隔var T = Delta();timeS = timeS + T;// requestAnimationFrame默认调用render函数60次，通过时间判断，降低der执行频率if (timeS > renderT) {// 控制台查看渲染器渲染方法的调用周期，也就是间隔时间是多少console.log(`调用.render时间间隔`,timeS*1000+'毫秒');der(scene, camera); //执行渲染操作...//der每执行一次，timeS置0timeS = 0;}
   }
   render();
   

2. 共享几何体和材质

   不同的网格模型如果可以共享几何体或材质，最好采用共享的方式，如果两个网格模型无法共享几何体或材质，自然不需要共享，比如两个网格模型的材质颜色不同，这种情况下，一般要分别为网格模型创建一个材质对象

   相同或者相似类型的对象生成时多使用clone()方法，例如生成多个类似的立方体，推荐使用group，结合clone()方法，代码如下

   const group = new THREE.Group()
   const bar = new THREE.Mesh(barGeo, material)
   bar.scale.set(0.3, 0.3, 0.3)
   for (let i = 0; i < 80; i++) {const cBar = bar.clone()group.add(cBar)
   }
   

3. 使用性能检测插件（stats.js）监测页面性能

   // 引入stats.js
   import Stats from 'three/examples/js/libs/stats.min.js'
   const stats = new Stats()
   // 设置stats样式
   stats.dom.style.position = 'absolute';
   stats.p = '0px';
   document.body.appendChild(stats.dom);
   

   在渲染函数中需要添加如下代码：

   function Animate() {requestAnimationFrame(Animate);Render();
   }
   function Render() {// 更新statsstats.update();der(scene,camera);
   }
   

4. 对粒子群进行转换，而不是每个粒子

   使用THREE.Sprite时，可以更好地控制单个粒子，但是当使用大量的粒子的时候，这个方法的性能会降低，并且会更复杂。此时可以使用THREE.SpriteCloud，可以轻松地管理大量的粒子，进行整体操作，此时对单个粒子的控制能力会减弱。

5. 模型的面越少越好，模型过于细致会增加渲染开销

   three场景导入模型时，可以在保证最低清晰度的时候，降低模型的复杂度，面越多，模型越大，加载所需开销就越大

6. 分时加载

   调查显示100ms内的响应能让用户感觉非常流畅。50ms是 Nicholas 针对 JavaScript 得出的最佳经验值，setTimeout 延时25ms，25ms 保证主流浏览器都顺畅，可以使用类似的方法来优化three.js程序。

   初始化方法以及渲染方法可以适当添加延时以分散同时渲染的压力。

   当存在多个模型动画时，根据实际情况可以将多个动画拆分，再可以对每个动画requestAnimationFrame分别设置渲染频率。

7. 页面销毁时手动调用dispose方法，清除延时

   beforeDestroy () {clearTimeout()try {this.scene.clear()derer.dispose()derer.forceContextLoss()t = null// cancelAnimationFrame(animationID) // 去除animationFrameconst gl = Context('webgl')gl && gl.getExtension('WEBGL_lose_context').loseContext()} catch (e) {console.log(e)}
   }
   

   一个网格模型Mesh是包含几何体geometry和材质对象Material的，几何体geometry本质上就是顶点数据，Three.js通过WebGL渲染器解析几何体的时候会调用WebGL API创建顶点缓冲区来存储顶点数据。

   如果仅仅执行只是把网格模型从场景对象的.children属性中删除，解析网格模型Mesh几何体的顶点数据通过WebGL API创建的顶点缓冲区占用的内存并不会释放。

   从内存中删除对象或者删除几何体时不要忘记调用以下方法，因为可能导致内存泄漏

   geometry.dispose() // 删除几何体

   material.dispose() // 删除材质

8. 加载/渲染时间长的添加loading效果

   当加载较大模型或者渲染比较复杂的模型时，页面会有较长时间卡顿，影响用户体验。可以添加loading效果，降低用户等待焦虑。

9. 渲染3D的显卡建议设置为独立显卡

   在性能和功耗方面，集成显卡具有一般性能的特点，但基本可以满足一些日常应用，与独立显卡相比，热功耗低。虽然独立显卡的性能很强，但其热量和功耗都比较高。独立显卡在三维性能上优于集成显卡。

10. 修改浏览器GUP加速相关设置

    Chrome浏览器：

    chrome://flags/#enable-gpu-rasterization   GPU rasterization  设置为Enabled
    chrome://flags/#ignore-gpu-blocklist  Override software rendering list   设置为Enabled
    chrome://flags/#enable-zero-copy    Zero-copy rasterizer   设置为Enabled
    

    Firefox浏览器：

    要想GPU加速文本的功能，不仅仅要下载最新的nightlyBuild火狐(Minefield)之外，还要通过以下方法操作才能开启该功能：

    1. 进入about:config配置页面并搜索gfx.font
    2. 双击gfx.font_abled打开这项功能;
    3. 点右键新建一个integer，命名为der-mode;
    4. 为该integer赋值为6;
    5. 重启浏览器。

    Edge（win10）浏览器：

    1. 使用 Windows + I 快捷键打开「Windows 设置」——导航到「系统」——「显示」选项页
    2. 点击「多显示器设置」下的「图形设置」链接，打开「图形设置」专属配置页面
    3. 在「图形性能首选项」的下拉列表中选择「通用应用」——再在「选择应用」下拉列表中添加 Microsoft Edge 浏览器。
    4. 添加好之后点击已添加的 Microsoft Edge，再点击「选项」按钮
    5. 在弹出的「图形规格」选项卡中可以看到当前系统中的所有显卡，选择「高性能」并「保存」即可指定 Microsoft Edge 永久使用使用性能最高的 GPU。
    6. 完成上述操作步骤后，再重新启动下 Microsoft Edge，它现在就应该会使用 PC 的独立显卡进行渲染任务了。

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tips：用threejs做大分辨率下的显示应用时，需要考虑3D渲染的显卡性能以及显卡最大分辨率与显示屏分辨率的对比情况，如果在做了相关优化之后GPU的占用率仍然偏高，页面动效卡顿，三维效果不理想，甚至出现有时候因GPU超负荷而是电脑卡死的情况，这时候就需要考虑升级显卡配置了。