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Otimização usando MultiMeshes

Para uma grande quantidade de instâncias (na casa dos milhares), que precisam ser constantemente processadas (e uma certa quantidade de controle precisa ser mantida), usar os servidores diretamente é a otimização recomendada.

Quando a quantidade de objetos atinge as centenas de milhares ou milhões, nenhuma dessas abordagens é mais eficiente. Ainda assim, dependendo dos requisitos, há mais uma otimização possível.

MultiMeshes (Múltiplas Malhas)

Um MultiMesh é uma única primitiva de desenho que pode desenhar até milhões de objetos de uma só vez. É extremamente eficiente porque usa o hardware da GPU para fazer isso.

A única desvantagem é que não é possível realizar culling de tela ou de frustum para instâncias individuais. Isso significa que milhões de objetos serão sempre ou nunca desenhados, dependendo da visibilidade do MultiMesh como um todo. É possível fornecer um retângulo de visibilidade personalizado para eles, mas a visibilidade será sempre do tipo tudo ou nada.

Se os objetos forem simples o suficiente (apenas um par de vértices), isso geralmente não é um grande problema, pois a maioria das GPUs modernas é otimizada para esse caso de uso. Uma solução alternativa é criar vários MultiMeshes para diferentes áreas do mundo.

Também é possível executar alguma lógica dentro do shader de vértice (usando as constantes integradas INSTANCE_ID ou INSTANCE_CUSTOM). Para um exemplo de animação de milhares de objetos em um MultiMesh, veja o tutorial Animando milhares de peixes. As informações para o shader podem ser fornecidas via texturas (existem formatos de Image de ponto flutuante que são ideais para isso).

Outra alternativa é usar um GDExtension e C++, que deve ser extremamente eficiente (é possível definir o estado inteiro para todos os objetos usando memória linear através da função RenderingServer.multimesh_set_buffer()). Dessa forma, o array pode ser criado com várias partes_paralelizáveis e depois configurado em uma chamada, proporcionando alta eficiência de cache.

Finalmente, não é necessário ter todas as instâncias do MultiMesh visíveis. A quantidade de instâncias visíveis pode ser controlada com a propriedade MultiMesh.visible_instance_count. O fluxo de trabalho típico é alocar a quantidade máxima de instâncias que serão usadas e, em seguida, alterar a quantidade visível dependendo de quantas são necessárias no momento.

Exemplo de multimesh

Aqui está um exemplo de uso de um MultiMesh a partir do código. Linguagens diferentes do GDScript podem ser mais eficientes para milhões de objetos, mas para alguns milhares, o GDScript deve funcionar bem.

extends MultiMeshInstance3D


func _ready():
    # Create the multimesh.
    multimesh = MultiMesh.new()
    # Set the format first.
    multimesh.transform_format = MultiMesh.TRANSFORM_3D
    # Set the mesh that will be duplicated.
    multimesh.mesh = BoxMesh.new()
    # Then resize (otherwise, changing the format is not allowed).
    multimesh.instance_count = 10000
    # Maybe not all of them should be visible at first.
    multimesh.visible_instance_count = 1000

    # Set the transform of the instances.
    for i in multimesh.visible_instance_count:
        multimesh.set_instance_transform(i, Transform3D(Basis(), Vector3(i * 20, 0, 0)))

using Godot;

public partial class MyMultiMeshInstance3D : MultiMeshInstance3D
{
    public override void _Ready()
    {
        // Create the multimesh.
        Multimesh = new MultiMesh();
        // Set the format first.
        Multimesh.TransformFormat = MultiMesh.TransformFormatEnum.Transform3D;
        // Then resize (otherwise, changing the format is not allowed)
        Multimesh.InstanceCount = 1000;
        // Maybe not all of them should be visible at first.
        Multimesh.VisibleInstanceCount = 1000;

        // Set the transform of the instances.
        for (int i = 0; i < Multimesh.VisibleInstanceCount; i++)
        {
            Multimesh.SetInstanceTransform(i, new Transform3D(Basis.Identity, new Vector3(i * 20, 0, 0)));
        }
    }
}