cocos2dx 游戏中内存优化

全文以下:html

我目前正完成个人最后一个合约项目。在这个项目的最后阶段,我须要考虑的一件事情就是如何优化游戏的内存使用。node

 

在今天的iDevBlogADay文章中,我将向你们讲述,我是如何减小25-30MB游戏内存消耗的(如今游戏消耗内存90-95MB,我还经过这个过程,消除了一些因为内存警告而引发的程序崩溃问题)。同时,我还将游戏程序的大小从25MB减小到了20MB如下(若是苹果没有在不久前将蜂窝网下载应用的限制从20MB提升到50MB的话,那么我这个小的优化就太棒了,它能够潜在地给我带来更多的下载量)。ios

我还会给你们介绍,如何在你加载游戏资源的时候展现一个带有动画的Loading界面,我还会加入一些最佳实践和小技巧。git

 

什么消耗了90%的内存?

你们猜一下:)程序员

在大部分状况下,是纹理(textures)消耗了游戏程序大量的内存。所以,纹理是咱们首要考虑优化的对象,特别是当你碰到内存警告的问题的时候。web

 

避免一个接一个地加载PNG和JPG纹理(他们之间至少等待一帧)

cocos2d里面纹理加载分为两个阶段:1.从图片文件中建立一个UIImage对象。2.以这个建立好的UIImage对象来建立CCTexture2D对象。这意味着,当一个纹理被加载的时候,在短时候内,它会消耗两倍于它自己内存占用的内存大小。(译注:为何只是短期内呢?由于autoRelease pool和引用计数的关系,临时建立的UIImage对象会被回收。)算法

当你在一个方法体内,连续不断地加载4个纹理的时候,这个内存问题会变得更加糟糕。由于在这个方法还没结束以前,每个纹理都会消耗两倍于它自己的内存。api

我不是很肯定,如今的cocos2d是否仍然如此。或者这种状况是否只适用于手工引用计数管理,或许ARC不会如此呢?我习惯于按顺序加载纹理,可是在加载下一个纹理以前要等待一帧。这将会使得任何纹理加载的消耗对内存的压力下降。由于等待一帧,引用计数会把临时的UIImage对象释放掉,减小内存压力。此外,在后续的文章中,若是你想在背景线程中按序加载纹理的话,也能够采用这种方法。xcode

 

不要使用JPG图片!

cocos2d-iphone使用JPG纹理的时候有一个问题。由于JPG纹理在加载的时候,会实时地转化为PNG格式的纹理。这意味着cocos2d-iphone加载纹理是很是慢的(这里有演示),并且JPG纹理将消耗三倍于自己内存占用大小的内存。浏览器

一个2048*2048大小的纹理会消耗16M的内存。当你加载它的时候,在短期内,它将消耗32MB内存。如今,若是这个图片是JPG格式,你会看到这个数字会达到48MB,由于额外的UIImage对象的建立。虽然,最终内存都会降到16M,可是,那一个时刻的内存飙高,足以让os杀死你的游戏进程,形成crash,影响用户体验。

JPG不论在加载速度和内存消耗方面都不好。因此,千万不要使用JPG!

 

忽视文件图片大小

这种状况,我见到不少。它乍听起来可能以为有点荒诞,但事实如此,由于它须要关于文件格式的知识,而这些知识并非每个程序员都了解的。我常常听到的论断就是“嘿!个人程序不可能有内存警告,我全部的图片资源加起来还不到30MB!”。

怎么说呢,由于图片文件大小和纹理内存占用是两码事。假设他们是账篷。图片文件就至关于账篷被装在行李箱。可是,若是你想要使用账篷的话,它必须被撑起来,被“膨胀”。

图片文件和纹理的关系与此相似。图片文件大可能是压缩过的,它们被使用的话必须先解压缩,而后才能会GPU所处理,变成咱们熟知的纹理。一个2048*2048的png图片,采用32位颜色深度编码,那么它在磁盘上占用空间只有2MB。可是,若是变成纹理,它将消耗16MB的内存!

固然,减小纹理占用内存大小是有办法滴。

 

使用16-bit纹理

最快速地减小纹理内存占用的办法就是把它们做为16位颜色深度的纹理来加载。cocos2d默认的纹理像素格式是32位颜色深度。若是把颜色深度减半,那么内存消耗也就能够减小一半。而且这还会带来渲染效率的提高,大约提升10%。

你可使用CCTexture2D对象的类方法setDefaultAlphaPixelFormat来更改默认的纹理像素格式,代码以下:

[CCTexture2D setDefaultAlphaPixelFormat:kCCTexture2DPixelFormat_RGB5A1];
[[CCTextureCache sharedTextureCache] addImage:@"ui.png"];

 

这里有个问题:首先,纹理像素格式的改变会影响后面加载的全部纹理。所以,若是你想后面加载纹理使用不一样的像素格式的话,必须再调用此方法,而且从新设置一遍像素格式。

其次,若是你的CCTexture2D设置的像素格式与图片自己的像素格式不匹配的话,就会致使显示严重失真。好比颜色不对,或者透明度不对等等。

 

有哪些比较有用的纹理像素格式呢?

generate 32-bit textures: kCCTexture2DPixelFormat_RGBA8888 (default)
generate 16-bit textures: kCCTexture2DPixelFormat_RGBA4444
generate 16-bit textures: kCCTexture2DPixelFormat_RGB5A1
generate 16-bit textures: kCCTexture2DPixelFormat_RGB565 (no alpha)

 

RGBA8888是默认的格式。对于16位的纹理来讲,使用RGB565能够得到最佳颜色质量,由于16位所有用来显示颜色:总共有65536总颜色值。可是,这里有个缺点,除非图片是矩形的,而且没有透明像素。因此RBG565格式比较适合背景图片和一些矩形的用户控件。

RBG5A1格式使用一位颜色来表示alpha通道,所以图片能够拥有透明区域。只是,1位彷佛有点不够用,它只能表示32768种可用颜色值。并且图片要么只能所有是透明像素,或者所有是不透明的像素。由于一位的alpha通道的缘故,因此没有中间值。可是你可使用fade in/out动做来改变纹理的opacity属性。

若是你的图片包含有半透明的区域,那么RBGA4444格式颇有用。它容许每个像素值有127个alpha值,所以透明效率与RGBA8888格式的纹理差异不是很大。可是,因为颜色总量减小至4096,因此,RBGA4444是16位图片格式里面颜色质量最差的。

如今,你能够获得16位纹理的不足之处了:它因为颜色总量的减小,有一些图片显示起来可能会失真,并且可能会产生“梯度”。

 

使16位纹理看起来更棒

幸运的是,咱们有TexturePacker.(后面简称TP)

TP有一个特性叫作“抖动”,它可使得本来因为颜色数量减小而产生的失真问题获得改善。(TP里面有不少抖动算法,关于这些算法,读者能够参考我翻译的另外一篇文章)。

特别是在拥有Retina显示的像素密度下,你几乎看不出16位与32位的纹理之间的显示差异。固然,前提是你须要采用“抖动”算法。

cocos2d默认的颜色深度将会把全部的纹理都渲染到16位的color framebuffer里面,而后再显示到你的设备屏幕上面。既然这样,咱们为何不把全部的纹理的格式都弄成16位呢,32位又有什么用呢?反正它原本就会渲染到16位的framebuffer上去的。这个问题有点太底层了,我不想深挖下去,并且我也不适合解释这个问题。(译者:哈哈,知之为知之,不知为不知)

 

使用NPOT纹理

NOPT是“non power of two”的缩写,译做“不是2的幂”。NPOT stands for “non power of two”. 在cocos2d1.x的时候,你必须在ccConfig.h文件中开启对NPOT的支持,可是,cocos2d 2.x就不须要了,它默认是支持NPOT的。全部3代(iphone 3GS)之后的ios设置都支持cocos2d 2.x(由于它们支持OpenGL ES2.0),因此也都能支持NPOT纹理。

若是纹理图集(texture atlas)使用NPOT的纹理,它将有一个具大的优点:它容许TP更好地压缩纹理。所以,咱们会更少地浪费纹理图集的空白区域。并且,这样的纹理在加载的时候,会少使用1%到49%左右的内存。并且你可使用TP强制生成NPOT的纹理。(你只须要勾选“allow free size”便可)

为何要关心NPOT呢?由于苹果的OpenGL驱动有一个bug,致使若是使用POT的纹理,则会产生额外33%的内存消耗

 

默认使用PVR格式的纹理

TP让你能够建立PVR格式的纹理。除了PVR纹理支持NPOT外,它们不只能够不是2的幂,并且还能够不是方形的。

PVR是最灵活的纹理文件格式。除了支持标准的未压缩的RGB图片格式外,不支持有损压缩的pvrtc格式。另外,未压缩的pvr格式的纹理的内存消耗很是地低。不像png图片那样要消耗2倍于自己内存占用大小的内存,pvr格式只须要消耗纹理自己内存大小再加上一点点处理该图片格式的内存大小。

pvr格式的一个缺点就是,你不能在Mac上面打开查看。可是,若是你安装了TP的话,就可使用TP自带的pvr图片浏览器来浏览pvr格式的图片了。(强烈建议你们购买TP,支持TP,不要再盗版了)

使用PVR格式的文件几乎没有缺点。此外,它还能够极大地提升加载速度,后面我会解释到。

 

使用pvr.ccz文件格式

在三种可选用的pvr文件格式中,优先选择pvr.ccz格式。它是专门为cocos2d和TP设计的。在TP里面,这是它生成的最小的pvr文件。并且pvr.ccz格式比其它任何文件格式的加载速度都要快

当在cocos2d里面使用pvr格式的纹理时,只使用pvr.ccz格式,不要使用其它格式!由于它加载速度超快,并且加载的时候使用更少的内存!

 

当视觉察觉不出来的时候,能够考虑使用PVRTC压缩

PVR纹理支持PVRTC纹理压缩格式。它主要是采用的有损压缩。若是拿PVRTC图片与JPG图片做对比的话,它只有JPG图片中等质量,可是,最大的好处是能够不用在内存里面解压缩纹理。

这里把32位的png图片(左边)与最佳质量的PVRTC4(4位)图片(点击图片查看完整的大小)做对比:

注意,在一些高对比度的地方,明显有一些瑕疵。有颜色梯度的地方看起来还好一点。

PVRTC确定不是大部分游戏想要采用的纹理格式。可是,它们对于粒子效果来讲,很是适用。由于那些小的粒子在不停地移动、旋转、缩放,因此你很难看出一些视觉瑕疵。

 

PVRTC压缩图片格式

TP提供的PVR格式不只有上面两种,还包括TC2和TC4这两种没有alpha通道的格式。

这里的alpha和16位纹理的alpha是同样的。没有alpha通道意味着图片里面没有透明像素,可是,更多的颜色位会用来表示颜色,那么颜色质量看起来也会更好一些。

有时候,PVRTC图片格式指的是使用4位或者2位颜色值 ,可是,并不彻底是那样。PVRTC图片格式能够编码更多的颜色值。

 

预先加载全部的纹理

就像标题所说,尽你所能,必定要预先加载全部的纹理。若是你的全部的纹理加起来不超过80MB内存消耗的话(指的是拥有Retina显示的设备,非Retina的减半考虑),你能够在第一个loading场景的时候就所有加载进来。

这样作最大的好处在于,你的游戏体验会表现得很是平滑,并且你不须要再担忧资源的加载和卸载问题了。

这样也使得你可让每个纹理都使用合适的纹理像素格式,并且能够更方便地找出其它与纹理无关的内存问题。由于若是与纹理有关,那么在第一次加载全部的纹理的时候,这个问题就会暴露出来的。若是全部的纹理都加载完毕,这时候再出现内存问题,那么确定就与纹理无关了,而是其它的问题了。

若是你知道问题与纹理无关的话,那么你查找剩下的内存问题将会变得更加简单。并且你避免了前面说的这种状况:当2048*2048的纹理加载的时候,它原本只须要消耗16MB内存,可是短期会冲到32MB内存。后面会提出一种方法来解决“间歇性内存飙高”(“译者发明滴”)的方法。(译者:但愿下次开发者的对话中“间歇性内存飙高”的说法会出现,呵呵)

 

按照纹理size从大到小的顺序加载纹理

因为加载纹理时额外的内存消耗问题,因此,采用按纹理size从大到小的方式来加载纹理是一个最佳实践。

假设,你有一个占内存16MB的纹理和四个占用内存4MB的纹理。若是你首先加载4MB的纹理,这个程序将会使用16MB的内存,而当它加载第四张纹理的时候,短期内会飙到20MB。这时,你要加载16MB的那个纹理了,内存会立刻飙到48MB(4*4 + 16*2),而后再降到32MB(4*4 + 16)。

可是,反过来,你先加载16MB的纹理,而后短时候内飙到32MB。而后又降到16MB。这时候,你再依次加载剩下的4个4MB的,这时,最多会彪到(4*3 + 4*2 + 16=36)MB。

在这两种状况下,内存的峰值使用相差12MB,要知道,可能就是这12MB会断送你的游戏进程的小命哦!

 

避免在收到内存警告消息的时候清除缓存

我有时候看到了一种奇怪的“本身开枪打本身的脚”的行为:纹理已经所有在Loading场景里面加载完毕了,这时候,内存警告发生了,而后cocos2d就会把没有使用的纹理从缓存中释放掉。

听起来不错,没有使用到的纹理都被释放掉了,可是!。。。

你刚刚把全部的纹理都加载进来,尚未进入任何一个场景中(此时全部的纹理都被看成“unused”),可是立刻被所有从texture cache中移除出去。但是,你又须要在其它场景中使用它们。怎么办?你须要接着判断,若是有纹理没有加载,就继续加载。可是,一加载,因为“间歇性内存飙高”,又立刻收到了内存警告,再释放,再判断,再加载。。。。 个人天,这是一个死循环啊!这也能解释为何有些童鞋,在loading场景完了以后进入下一个场景 的时候很卡的缘由了。

如今,当我收到内存警告的时候,个人作法是----什么也不作。内存警告仍然在发生,可是,它只是在程序刚开始加载的时候。我知道这是为何,由于“间歇性内存飙高”嘛,因此,我不去管它。(可是,若是是游戏过程当中再收到内存警告,你就要注意了,由于这时候可能你有内存泄漏了!!!)

我有时候会想办法改善一下,经过移除掉一些不使用的纹理和一些只有在很特殊的场景才会使用的图片(好比settings界面,玩家是不常常访问的)。而后,无论何时,当我须要某张图片的时候,我会首先检查一下该sprite frame是否在cache中,若是没有就加载。你会在后面看到具体的作法。

 

理解在何时、在哪里去清除缓存

不要随机清除缓存,也能够心想着释放一些内存而去移除没有使用的纹理。那不是好的代码设计。有时候,它甚至会增长加载次数,并屡次引起“间歇内存飙高”。分析你的程序的内存使用,看看内存里面到底有什么,以及什么应该被清除,而后只清除该清除的。

你可使用dumpCachedTextureInfo方法来观察哪些纹理被缓存了:

[[CCTextureCache sharedTextureCache] dumpCachedTextureInfo];

 

这个方法的输出以下:(为了清楚起见,我把那些与-hd后缀有关的信息屏蔽掉了) 

复制代码
cocos2d: "ingamescorefont.png" rc=9 name=ingamescorefont-hd.png id=13 128 x 64 @ 32 bpp => 32 KB
cocos2d: "ui.png" rc=15 name=ui-hd.png id=5 2048 x 2048 @ 16 bpp => 8192 KB
cocos2d: "ui-ingame.png" rc=36 name=ui-ingame-hd.png id=8 1024 x 1024 @ 16 bpp => 2048 KB
cocos2d: "digits.png" rc=13 name=digits-hd.png id=10 512 x 64 @ 16 bpp => 64 KB
cocos2d: "hilfe.png" rc=27 name=hilfe-hd.png id=6 1024 x 2048 @ 32 bpp => 8192 KB
cocos2d: "settings.png" rc=8 name=settings-hd.png id=9 1024 x 1024 @ 16 bpp => 2048 KB
cocos2d: "blitz_kurz.png" rc=1 name=(null) id=12 50 x 50 @ 32 bpp => 9 KB
cocos2d: "gameover.png" rc=8 name=gameover-hd.png id=7 1024 x 2048 @ 32 bpp => 8192 KB
cocos2d: "home.png" rc=32 name=home-hd.png id=4 2048 x 2048 @ 16 bpp => 8192 KB
cocos2d: "particleTexture.png" rc=2 name=(null) id=11 87 x 65 @ 32 bpp => 22 KB
cocos2d: "stern.png" rc=2 name=(null) id=2 87 x 65 @ 32 bpp => 22 KB
cocos2d: "clownmenu.png" rc=60 name=clownmenu-hd.png id=1 1024 x 2048 @ 32 bpp => 8192 KB
cocos2d: CCTextureCache dumpDebugInfo: 13 textures using 60.1 MB (纹理总共占用的内存大小!!!)
复制代码

 上面包含了很是多有用的信息。纹理的大小、颜色深度(bpp)和每个被缓存的纹理在内存中所占用大小等。这里的“rc”表明纹理的“引用计数”。若是这个引用计数等于1或2的话,那么意味着,这个纹理当前可能不会须要使用了,此时,你能够放心地把它从纹理cache中移除出去。

你只移除你知道在当前场景下不太可能会被使用的纹理(即上面介绍的引用计数为1或2的状况),这是一个明智的作法。另外,只移除那些占用内存大的纹理。若是一个纹理只占几个kb的内存,其它移不移除都没什么太大的影响。(译注:这就和程序优化同样,不要作过多的细节优化,不要过早优化,要找到性能的瓶颈,而后再重点优化,以20%的时间换取80%的效率。过早和过多细节优化对于大多数程序而言,是须要极力避免的)。

 

SpriteFrames retain textures!

上面提到的例子中,纹理的引用计数可能有点让人看不懂。你会发现,纹理集有很高的retain count,即便你知道这些纹理集中的纹理当前并无被使用。

你可能忽略了一件事:CCSprteFrame会retain它的纹理。所以,若是你使用了纹理集,你要彻底移除它不是那么容易。由于,由这个纹理集产生的sprite frame仍是保留在内存中。因此,你必须调用CCSpriteFrameCache的removeSpriteFramesFromTexture方法,能完全清除纹理缓存中的纹理集。(译注:记住,不是你调用对象的release方法了,对象的内存就会被释放掉,而是引用计数为0了,内存才会被删除)

[[CCSpriteFrameCache sharedSpriteFrameCache] removeSpriteFramesFromTexture:uncachedTexture];

 你也可使用 removeSpriteFramesFromFile,并指定一个纹理集的.plist文件来清除缓存起来的精灵帧(spriteframes).

 

 

添加 SpriteFrames 很是耗时, 每次都是!

Note: 这一点只针对cocos2d v1.0有效,而cocos2d v2.x在加载以前会预先判断。

这样看起来有点无知(innocent):

[[CCSpriteFrameCache sharedSpriteFrameCache] addSpriteFramesWithFile:@"ui.plist"];

减小你的程序的大小

把纹理的颜色位深度减小到16位,不只能够减小内存压力,还能够有效地减小程序的体积。可是,咱们还有其它方法能够更进一步地减小程序的大小。

 

TexturePacker PNG 图片优化

若是你有某些缘由,让你坚持要使用PNG文件格式而不是我以前极力向你推荐的pvr.ccz文件格式,那么TexturePacker有一个选项,叫作“Png Opt Level”(Png优化级别),能够帮助咱们减小png文件的大小(注意:这样并不会影响图片加载时间)

就我目前的理解来看,最大的优化级别能够生成最小的文件大小。可是,它有一个缺点,就是很是耗时。对于2009年出的27寸的iMac来讲,处理尺寸稍大的纹理,须要耗费10-20的时间来处理。因为该优化过程采用了多线程的方式,因此,若是你有机器是四核的,那么速度应该会快一些。

固然,你只有在真正发布应用的时候才须要利用这个优化特性。如今的问题是,它到底能够减小多少文件体积呢?

我最大的一张png图片从2.4MB减小到了2.2MB.小一些的纹理从180kb减至130kb。可能单个文件减小的量并非不少,但是当你的png图片的总大小有18MB时,它可使之减小至16MB。

注意,在xcode里面有一项设置,你可能会把它忽略掉。你须要关闭"Compress PNG files"开关,由于这个选项有可能会使你的png图片膨胀。你能够在xcode的build settings里面设置,以下所示:

若是激活此png压缩选项,xcode会在png文件打包进程序的时候运行自带的png优化程序。因此,有可能会使咱们先前使用TP优化过的png图片再次膨胀。所以,再次确保这个选项已关闭!

不过即便你没有禁用此选项,你的程序大小仍是会有所减少。由于,你有可能使用一些没有被TP优化过的png图片。

 

检查你的程序在App Store 里面的大小

在Xcode里面,运行Archive build(在菜单中选择Product->Archive)。当build成功的时候,Xcode的Organizer窗口会打开,而后你会看到一个“Estimate Size”(评估大小)的按钮,能够用来估算你的应用程序大小:

移除未使用的资源文件

在开发游戏的过程当中,你会常常添加、移除和替换游戏资源。因此,你可能会由于某些缘由,忘记移除一些不用的图片资源。因此,你须要额外注意把它们都从项目中移除出去,至少要从程序的target中出去。

尤为是你使用多个target的时候(好比,你同时维护ipad和mac版本),你就极有可能会在一个target里面添加一些错误的资源。

固然,在移除资源以后,你必定要充分测试你的游戏。切记!必定要充分测试。

 

减小声音文件大小

有时候,咱们也会忽视这个问题。若是你不考虑声音文件的格式,无论是就内存的使用仍是程序的大小而言,都是一种极大的浪费。下面是一些方法能够用来减小声音文件的大小。我推荐你们使用一款免费的声音编辑工具

 

立体声道变单声道 – 你的mp3文件能够采用立体声,可是,这样作值得吗?若是你听不出来差异的话,建议仍是采用单一声道。这样能够把文件大小和内存使用都减小一半。

MP3 比特率 –在iOS设备上面,任何比特率大于192kbps的声音都是浪费。你能够尽可能采用低的比特率来得到最好的音质效果,这是一个折中。通常来讲,96到128kbps对于mp3文件来讲够用了。

采样率 – 大部分的声音文件使用11,22,44,或者48kHz采样率。采样率越低,声音文件越小。可是,这样声音质量也会越低。44kHz已经达到了CD的音质了,而48kHz会更好(这个差异只有调音师才能够听出来)

在大部分状况下,44kHz或者更高的比特率都有点浪费。因此,能够尝试下减少采样率(在Audacity里面:Tarck->Resample)。不要只是修改采样率,由于这样会改变声音文件的音高。

 

Streaming MP3 Files

mp3文件的播放,首先是加载到内存中,而后解码为未压缩的声音buffer,最后再播放。

就我目前所知,CocosDenshion的SimpleAudioEngine的playBackgoundMusic是流式播放mp3文件的。流试处理有两个优势:1.更小的内存足迹。2.解码mp3文件采用ios硬件,而不是cpu。可是,硬件一次只能解码一个文件,若是同时播放多个,那么只有一个采用的是硬件解码,其它的都是软件解码。

 

减小Tilemap大小

许多开发者没有注意到,tilemap大小太大会消耗大量内存。假设你有一个1000*1000的tilemap,这个大概要消耗1M的内存--若是每个tile消耗一个字节的内存的话。然而,若是每个tile大概消耗64个字节的话,那么这个tilemap就会消耗60MB内存。个人天啊!

除了写一个更优的tilemap渲染器之外,咱们惟一能够作的就是减小tilemap的大小了,也能够把地图一分为二。

转载自【黑米GameDev街区】 原文连接: http://www.himigame.com/iphone-cocos2d/1043.html