HOOPS Visualize是一款基于保留模式的高性能三维图形渲染引擎，专为复杂三维场景的实时可视化设计。其独特的体系架构和优化策略，使其在场景绘制、性能优化和用户交互方面展现出卓越的能力。本文将详细解析 HOOPS Visualize 的核心特性和技术优势。

1、保留模式优势

立即渲染图元而不将其存储在显示列表中的图形系统称为即时模式系统。将图形信息存储在专为图形显示设计的数据结构中的系统称为保留模式图形库。Visualize将图形图元保留在系统内存中，从而提供各种性能优势。

• 选择性遍历：由于Visualize会跟踪更新之间不会发生变化的显示部分，因此可以消除不必要的重绘。
• 增量更新：Visualize包含更新逻辑，允许将几何图形逐步添加到场景中，而无需完全重绘。
• 视图相关的绘制和剔除：由于Visualize保留了所有图元的副本，因此它可以更快地修改和遍历图形信息，并进行优化以加快渲染场景的速度。例如，图形系统可以计算边界体积，该边界体积存储一组图元的位置和范围的粗略测量值。在渲染过程中，许多图元可能在屏幕上不可见。边界体积允许系统快速确定一组图元是否在屏幕上，或者是否低于用户指定的大小限制，以便只重新绘制那些实际可见或视觉上重要的图形图元。
• 选择：图形系统的一个重要功能是执行选择。如果没有图元的副本，图形系统执行选择的唯一方法是让应用程序重新发送并“命中测试”所有图元。保留图元可使图形系统更快地执行选择。

2、优化绘制管道

Visualize中的图形管道经过高度优化，可消除瓶颈。只要有可能，就会优先使用基于数组的数据结构而不是指针，以提高缓存一致性。专用的多线程内存管理器用于提供快速内存分配，并在空闲时间自动清理内存。大量使用着色器来解决性能瓶颈问题。

Visualize会自动在显卡上创建和管理顶点缓冲区，将几何数据镜像到CPU上。Visualize可确保显卡内存不会耗尽，否则会导致图形驱动程序分页主内存，从而导致灾难性的减速。

3、场景优化

上下文切换会显著影响图形吞吐量。此外，随着场景尺寸（就几何实体的数量和大小而言）的增加，特定显卡足够强大以交互方式绘制所有数据的可能性会降低。解决这种情况的一个概念上简单的解决方法是不尝试绘制所有数据，而是绘制最相关的数据。

这种方法通常称为剔除。HOOPS Visualize支持多种剔除技术，包括背板剔除、视锥剔除和范围剔除。有效的场景组织可以实现更有效的剔除，并减少显卡上的上下文切换。

Visualize还提供了一个名为“静态模型”的属性，该属性可触发场景图的自动优化，而无需修改应用程序创建的原始结构。Visualize创建优化的“影子”内部树并维护与原始树的映射。由于几何图形不会被复制，而只会被引用，因此使用静态模型时对内存的影响很小。

4/固定帧率

重新组织显卡上的场景和数据可以显著提高性能。但是，可能仍需要确保系统始终提供特定的帧速率。

HOOPS Visualize提供了一个指定帧速率的接口，并将根据当前相机参数按优先级顺序绘制场景。对象的优先级由其屏幕大小和与查看器的距离决定。当您想要确保大型模型仍以交互速度绘制时，固定帧速率模式很有用。例如，当用户旋转物体时，他通常不关心查看每个细节，而是希望快速完成旋转。当使用固定帧速率模式时，Visualize会监视绘制帧所花费的时间。当时间限制用尽时，HOOPS Visualize会中断渲染过程并开始下一帧。当导航暂停或停止时，Visualize会从上次渲染停止的点绘制场景的其余部分。

固定帧率算法可保证导航的流畅，并且由于决策主要基于CPU，因此它可以很好地从低端扩展到高端图形硬件。

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