SDL3图形引擎选择和渲染性能测试

SDL2 创建渲染器时只能指定使用软件渲染还是硬件加速，无法选择使用哪种图形引擎实现硬件加速。SDL3 对此做了优化，可以在创建渲染器时指定 rendering driver 也就是图形引擎，比如在 Windows 平台下可以指定使用 D3D11 也可以指定使用 OpenGL 或者 Vulkan。

指定图形引擎

SDL_CreateRenderer 函数的第二个参数 name 表示指定使用的 rendering driver name ，传 NULL 表示使用第一个支持的 rendering driver ，在 Windows 系统下通常是 D3D11。

SDL_Renderer * SDLCALL SDL_CreateRenderer(SDL_Window *window, const char *name)

SDL3 接口文件中没有预定义 rendering driver name ，可以通过 SDL_GetNumRenderDrivers 和 SDL_GetRenderDriver 两个函数枚举当前所支持的图形引擎：

int count = SDL_GetNumRenderDrivers();
for (int i = 0; i < count; ++i) {
    const char* name = SDL_GetRenderDriver(i);
    SDL_Log("Render driver[%d]: %s", i, name);
}

在 Windows 系统下执行结果如下：

INFO: Render driver[0]: direct3d11
INFO: Render driver[1]: direct3d12
INFO: Render driver[2]: direct3d
INFO: Render driver[3]: opengl
INFO: Render driver[4]: opengles2
INFO: Render driver[5]: vulkan
INFO: Render driver[6]: software

其中 direct3d 指的是 D3D9， software 指软件渲染，我们可以通过这些名字指定渲染器使用的渲染引擎。

渲染性能测试

实现一个简单的类用来测试渲染帧率

// performance.h
...

class Performance final
{
public:
    Performance();
    ~Performance();

    void Reset();
    void IncreaseFrameCount();
    void PrintEverySecond();

private:
    using Clock = std::chrono::high_resolution_clock;
    using TimePoint = std::chrono::time_point;

    TimePoint start_time_;
    uint64_t frame_count_ = 0;

    TimePoint last_print_time_;
    uint64_t last_frame_count_ = 0;
};

// performance.cpp
...

Performance::Performance()
{
    Reset();
}

Performance::~Performance() {}

void Performance::Reset()
{
    start_time_ = Clock::now();
    last_print_time_ = start_time_;
    frame_count_ = 0;
}

void Performance::IncreaseFrameCount()
{
    frame_count_++;
}

void Performance::PrintEverySecond()
{
    assert(start_time_.time_since_epoch().count() > 0);
    assert(last_print_time_ >= start_time_);
    auto now = Clock::now();
    auto duration = std::chrono::duration_cast(now - last_print_time_);
    if (duration.count() >= 1000) {
        double elapsed_seconds =
            std::chrono::duration_cast(now - start_time_).count() /
            1000.0;
        double average_fps = frame_count_ / elapsed_seconds;
        double realtime_fps = (frame_count_ - last_frame_count_) / (duration.count() / 1000.0);
        last_print_time_ = now;
        last_frame_count_ = frame_count_;

        fprintf(stderr, "Performance: FPS(AVR|RT): %.2f|%.2f      \r", average_fps, realtime_fps);
    }
}

我们先测试 D3D11 的渲染帧率：

INFO: Created renderer: direct3d11
INFO: VSync: 0
Performance: FPS(AVR|RT): 32805.16|34470.00   

3 万多帧，还不错。这是全力渲染的结果，没有开启垂直同步，可以调用 SDL_SetRenderVSync 函数设置垂直同步：

int vsync = disable_vsync ? 0 : 1;
SDL_SetRenderVSync(renderer, vsync);
SDL_Log("VSync: %d", vsync);

再次测试渲染帧率，60fps，和屏幕刷新率一致：

INFO: Created renderer: direct3d11
INFO: VSync: 1
Performance: FPS(AVR|RT): 59.95|60.04   

关闭垂直同步，对各渲染引擎分别进行帧率测试，结果如下：

D3D11 一骑绝尘，看来优化的不错。

注意这只是一个简单的测试，性能瓶颈主要在从 CPU 提交渲染指令到 GPU 的过程，所以不代表 D3D11 的渲染性能和其他图形引擎真的有这么大的差距。实际上对于复杂的图形渲染，除软件渲染外所有基于 GPU 的渲染性能上不会有太大的差距。