SuperMap iDesktop/iDesktopX 端性能优化

作者：yd&hyy

一、背景

在使用iDesktop/iDesktopX的三维场景加载GIS数据的过程中，随着数据的种类、大小、数量的增多，往往会有很多的性能问题，加载速率缓慢，数据显示清晰度不足，多数据交叠显示错误，掉帧甚至崩溃等情况。针对以上情况，本文着重介绍了在各种情况下对于场景及图层的优化方案供用户参考使用。

二、针对场景的显示优化

2.1 场景显示效果优化

优化场景的显示效果的方式包括：文本层叠优化、设置地形缩放效果、场景要素的显示控制等。

2.2 优化文本层叠效果

在场景显示中，多个文本之间可以会出现层叠的情况，影响场景的显示效果。比较好的一种解决方法是：通过文本过滤显示，过滤掉部分层叠文本，根据层叠文本存在的优先级或特定需要保留一个完整的文本对象。

为了解决场景中的文本层叠的问题，应用程序提供了压盖文本过滤显示与自动避让的功能。可对当前场景设置不显示压盖的文本对象，自动过滤掉后输入的文本对象，从而避免压盖现象出现。

2.3 启用场景反走样

在【文件】——【选项】——【环境】中打开“场景反走样”选项。

1)反走样
在光栅图形显示器上显示非水平且非垂直的直线或多边形边界时，或多或少会呈现锯齿状或台阶状外观。这是因为直线、多边形、色彩边界等是连续的，而光栅则是由离散的点组成，在光栅显示设备上表现直线、多边形等，必须在离散位置采样。由于采样不充分重建后造成的信息失真，就叫“走样”。而用于减少或消除这种效果的技术，就称为反走样。
2)场景反走样
对整个场景窗口的显示进行优化，使场景自身和加载到场景中的图层和模型的显示更加平滑。（开启场景反走样会优化数据显示，但是会影响加载速率）

2.4 控制场景要素的显示

为了使场景中可以显示的基础地理要素更为丰富，同时也是为了满足不同行业的用户对场景中显示、浏览的需求，应用程序在场景中提供了大气层、经纬网、海洋水体、地下效果等辅助要素。用户可根据需要，控制这些地理要素的是否显示，优化场景中的显示效果。

在应用程序中，对场景显示速度的优化，主要通过减少场景中显示的图层和显示的对象，提高显示与浏览速度的目的。优化场景显示速度的方式包括：对象过滤显示、图层过滤显示、三维缓存、场景缓存等。

2.5 使用缓存

为了提高场景中海量三维数据的显示、浏览速度，应用程序提供了生成三维缓存和场景缓存的功能，以及在场景中加载缓存的功能。
1)生成三维缓存
在应用程序中可生成多种类型的三维缓存类型，包括：三维地图缓存、三维矢量缓存、三维影像缓存、三维地形缓存、三维模型缓存。通过对不同类型的数据生成三维缓存，提高大数据量的矢量、地形、影像、模型等数据在场景中的浏览速度。
2)生成场景缓存
场景缓存是指基于整个场景生成缓存，通过一次操作，即可将已加载到场景中的不同类型的数据生成对应类型的缓存。通过对整个场景生成缓存，能便捷对加载到场景中的各类数据生成和加载缓存，提高整个场景的浏览速度。
3)加载缓存
在场景中加载已生成的缓存文件，可大大提高海量数据的浏览速度。

2.6 设置地形缩放效果

为了更为逼真地显示场景中模拟球体的三维效果，当在场景中加载地形图层后，可对地形图层设置地形缩放比例的数值，使场景按照缩放比例值显示地形数据的垂直夸张程度，从而优化场景中的三维显示效果。

三、针对图层的显示优化

3.1 三维图层属性控制

1）图层对象控制
三维场景中可以根据一些对象属性条件、对象特征条件、场景视口条件，通过不同程度的条件，对图层中的对象进行过滤或是排序，来优化显示效果，减小性能负担。
属性过滤条件
在场景中，为了提高浏览速度，经常需要把一些对象根据一定的条件进行过滤。通过设置过滤表达式，仅在图层中显示满足条件的几何对象。
可见高度过滤条件
在场景显示中，经常会遇到根据不同的高度来过滤图层，例如：
当前场景中，A 图层低于于当前高度将不显示，或高于当前高度将不显示；
当前场景中，A 图层在高度为50000米时显示，在30000米时不显示。
在不同高度下，应用程序提供了设置图层可见高度范围的功能，用户可根据场景中的图层显示需要，控制图层在多大的高度范围中显示。
透明度过滤条件
三维对象本身的颜色是RGBA的形式，每个三维对象都有自己的Alpha通道透明度。
在场景显示中，可以根据业务情况来根据对象的Alpha头透明度来过滤对象，低于Alpha过滤阈值的对象不显示。
透明排序
只适用于模型缓存图层。只有当前选择的图层为模型缓存图层时，该复选框被激活。勾选“开启透明排序”复选框，可以对当前模型缓存图层的对象按照对象透明度进行排序。
多边形偏移渲染顺序
多边形偏移是解决场景中图层重叠发生闪烁问题的有效办法，如下图模型因为贴地球表面，所以产生闪烁现象。设置模型多边形偏移的偏移因子为5后，可以发现闪烁现象消失了。

支持对场景、三维面图层、三维切片缓存（osgb）图层及模型数据集图层设置多边形偏移，在图层属性面板下。

偏移常量：获取或设置多边形偏移常量。当值为正值时，表示多边形朝屏幕外偏移；为负值时，表示多边形朝屏幕内偏移。
缩放因子：多边形偏移常量和多边形偏移深度斜率因子共同决定了多边形对象在屏幕深度方向的偏移量，设置多边形偏移常量和多边形偏移深度斜率因子。
多边形偏移常量和缩放因子共同决定了多边形对象在屏幕深度方向的偏移量，有如下公式： 深度偏移量=m缩放因子+r偏移常量
m为多边形的最大缩放因子；r为确保场景坐标深度值能够被区分的最小值，它是随OpenGL渲染而异的常量。
2）显示效果控制
透明效果强化
可以花费更多的性能负载，来提高优化带有部分透明材质、半透明材质的模型显示效果（使用前需要开启场景属性中的透明优化）。 反之关闭可以降低性能负载。
对象阴影支持
开启阴影模式，可以使本身没有阴影的三维对象，可以根据模拟的日光条件，渲染显示出该对象的阴影。包括“无阴影”、“显示选中对象阴影”和“显示所有对象阴影”三种模式。
无阴影：表示图层中的所有对象的阴影均不显示。
显示选中对象的阴影：表示图层中只有选中对象的阴影显示。
显示所有对象阴影：表示图层中所有对象的阴影均显示。
3）其它控制
缓存图层内存释放
仅适用于缓存图层。开启“隐藏图层时释放内存”复选框，可以实现隐藏缓存图层时，释放该图层的内存，减少总体内存占用。
实时刷新
开启“启用时刷新”复选框，即可在编辑修改图层每一条属性时，立刻生效设置的参数，而不需要手动确认。

3.2 三维模型图层属性控制

1）LOD缩放比例
模型Lod层是在不同高度下节约渲染性能的策略。如：
相机高度低于500时，显示0级原始最精细层，
相机高度在500-1000时，显示1级粗糙Lod层，
相机高度在1000-1500时，显示2级粗糙Lod层，
…向上都是显示最低以及Lod层。
使用上是不能直接改变LOD切换距离值，但可通过更改LOD层级切换距离缩放系数来改变LOD切换距离，即：新的LOD切换距离=原始LOD切换距离*LOD切换距离缩放系数。
这样使用LOD缩放比例可以控制高性能精细层显示策略和高效率粗糙层显示策略的平衡调整。
2）线框模式
可以选择设置模型的线框类型,包含“三角形”、“四边形”和“草图”三种模式。渲染精细程度上是三角形＞四边形＞草图，渲染效率上是反之。
过滤阈值（相邻两三角面之间的夹角）是指过滤小于阈值的线框不在显示，设置的话可以节约渲染负担，提高显示效率。（线框模式选择四边形模式时，线框阈值才有效果）。

3.3 三维缓存图层属性控制

1）LOD缩放比例
缓存Lod层是在不同高度下节约渲染性能的策略。如：
相机高度低于500时，显示0级原始最精细层，
相机高度在500-1000时，显示1级粗糙Lod层，
相机高度在1000-1500时，显示2级粗糙Lod层，
…向上都是显示最低以及Lod层。
使用上是不能直接改变LOD切换距离值，但可通过更改LOD层级切换距离缩放系数来改变LOD切换距离，即：新的LOD切换距离=原始LOD切换距离*LOD切换距离缩放系数。
这样使用LOD缩放比例可以控制高性能精细层显示策略和高效率粗糙层显示策略的平衡调整。
2）加载优先级
包含深度优先、层优先和深度非线性切换。
深度优先：优先加载当前视角范围内所有金字塔的所有切片。
层优先：优先加载当前金字塔层级的所有切片。
深度非线性切换：优先加载当前视角范围内所有金字塔的所有切片，距离相机较远处只加载较粗糙的数据。
3）线框模式
可以选择设置模型的线框类型,包含“三角形”、“四边形”和“草图”三种模式。渲染精细程度上是三角形＞四边形＞草图，渲染效率上是反之。
过滤阈值（相邻两三角面之间的夹角）是指过滤小于阈值的线框不在显示，设置的话可以节约渲染负担，提高显示效率。（线框模式选择四边形模式时，线框阈值才有效果）。

3.4 三维地形图层属性控制

1）LOD缩放比例
缓存Lod层是在不同高度下节约渲染性能的策略。如：
相机高度低于500时，显示0级原始最精细层，
相机高度在500-1000时，显示1级粗糙Lod层，
相机高度在1000-1500时，显示2级粗糙Lod层，
…向上都是显示最低以及Lod层。
使用上是不能直接改变LOD切换距离值，但可通过更改LOD层级切换距离缩放系数来改变LOD切换距离，即：新的LOD切换距离=原始LOD切换距离*LOD切换距离缩放系数。
这样使用LOD缩放比例可以控制高性能精细层显示策略和高效率粗糙层显示策略的平衡调整。
2）填充模式
可以选择填充模式为“填充”和“轮廓”，轮廓则显示原始三角网，轮廓模式可以极大提升渲染效率，但是仅能显示三角网线框。