Irrlicht Collision Performance Tuning

Dear All:
這陣子因為工作上的需要開始看Irrlicht這套Open Source的Engine，就使用上來說，真的不得不佩服它直覺與乾淨的API介面，比起OGRE你會感覺OGRE是Ogre。當然Irrlicht也不是沒缺點，最嚴重就是Animation 、Collision與Rendering這三個系統。首先，Animation沒有GPU的Skin mesh，一切交由CPU、Collision System效能過慢，而Rendering 架構上沒特別為Shader做設計，還停留在Fixed Render Pipeline時代。
OK！今天要記錄的Tuning在Collision System，重點如下：
問題：
Irrlicht的Collision在每次碰撞前，都從Selector裡把碰撞層的所有三角形拷貝出來，過程中順便做Local to World Space的轉換，若面數量少還好，要是以上千面來算就可觀了！小弟用Intel Core2 i3做實驗，每個Frame對一個1250面的模型做50次的線段碰撞，FPS竟然低於100以下，這對於要拿Irrlicht寫遊戲的人來說，根本就不堪使用。

解法：
關鍵就發生在CSceneCollisionManager::getCollisionPoint這個函式，這函式做了以上所描述的事情，那該怎麼改呢？其實不難，眼尖的你因該已經心裡有譜了，問題出在“拷貝”與“空間轉換”，上千個頂點的模型來說這算量是非常大的，所以就是要tuning這兩點。

1. 空間轉換：我們只需要把線段轉換至Model的Local Sapce，去做碰撞就可解決將所有點轉換至World Space的問題了！
2. 拷貝：我們只是單純的對碰撞層的Model做碰撞，並不會修改到資料本身，因此是可以保證資料不被修改的安全性。

根據以上兩點，我們對函式修改如下：(特別注意標記為紅色的代碼)

bool getCollisionPoint(const core::line3d & ray, const core::matrix4& matWorld, ITriangleSelector* selector, core::vector3df& outIntersection, core::triangle3df& outTriangle, ISceneNode*& outNode)
{
    if (!selector)
    {
        _IRR_IMPLEMENT_MANAGED_MARSHALLING_BUGFIX;
        return false;
    }

    s32 cnt = selector->getTriangleCount();

    const core::vector3df linevect = ray.getVector().normalize();
    core::vector3df intersection;
    f32 nearest = FLT_MAX;
    bool found = false;
    const f32 raylength = ray.getLengthSQ();

    const f32 minX = core::min_(ray.start.X, ray.end.X);
    const f32 maxX = core::max_(ray.start.X, ray.end.X);
    const f32 minY = core::min_(ray.start.Y, ray.end.Y);
    const f32 maxY = core::max_(ray.start.Y, ray.end.Y);
    const f32 minZ = core::min_(ray.start.Z, ray.end.Z);
    const f32 maxZ = core::max_(ray.start.Z, ray.end.Z);

    for (s32 i=0; i          const core::triangle3df& triangle = (*selector->getTriangles())[i];

        if(minX > triangle.pointA.X && minX > triangle.pointB.X && minX > triangle.pointC.X)
            continue;
        if(maxX < triangle.pointA.X && maxX < triangle.pointB.X && maxX < triangle.pointC.X)
            continue;
        if(minY > triangle.pointA.Y && minY > triangle.pointB.Y && minY > triangle.pointC.Y)
            continue;
        if(maxY < triangle.pointA.Y && maxY < triangle.pointB.Y && maxY < triangle.pointC.Y)
            continue;
        if(minZ > triangle.pointA.Z && minZ > triangle.pointB.Z && minZ > triangle.pointC.Z)
            continue;
        if(maxZ < triangle.pointA.Z && maxZ < triangle.pointB.Z && maxZ < triangle.pointC.Z)
            continue;

        if (triangle.getIntersectionWithLine(ray.start, linevect, intersection))
        {
            const f32 tmp = intersection.getDistanceFromSQ(ray.start);
            const f32 tmp2 = intersection.getDistanceFromSQ(ray.end);

            if (tmp < raylength && tmp2 < raylength && tmp < nearest)
            {
                nearest = tmp;
                outTriangle = triangle;
                outIntersection = intersection;
                outNode = selector->getSceneNodeForTriangle(i);
                found = true;
            }
        }
    }

    if( found )
    {
        matWorld.transformVect( outTriangle.pointA, outTriangle.pointA );
        matWorld.transformVect( outTriangle.pointB, outTriangle.pointB );
        matWorld.transformVect( outTriangle.pointC, outTriangle.pointC );
        matWorld.transformVect( outIntersection, outIntersection );
    }

    _IRR_IMPLEMENT_MANAGED_MARSHALLING_BUGFIX;
    return found;
}