ハードウェアインスタンシング

ハードウェアインスタンシング (Hardware instancing) は、GPUに複数の同一のメッシュを少数のドローコールでレンダリングする技術です。メッシュの各インスタンスは、異なる限定的な状態（例えば、位置や色）を持つことができます。木や弾丸などのオブジェクトを描画するのに適した技術です。

デバイスでのサポート状況を確認するには、 pc.GraphicsDevice.supportsInstancingを確認します。一般的には、 WebGL2デバイスのすべてと、ANGLE_instanced_arrays拡張機能を使用してWebGL1デバイスの大部分でサポートされています。

また、すべてのインスタンスがレンダリング用にGPUに送信され、カメラフラスタムカリングは行われないことに注意してください。

インスタンシングの使い方

頂点バッファにインスタンスごとの行列を埋め込んで、レンダリングのためのワールド行列を提供します。

// store matrices for individual instances into array
var matrices = new Float32Array(instanceCount * 16);
var matrix = new pc.Mat4();
var matrixIndex = 0;
for (var i = 0; i < instanceCount; i++) {
    matrix.setTRS(pos, pc.Vec3.ZERO, pc.Vec3.ONE);

    // copy matrix elements into array of floats
    for (var m = 0; m < 16; m++)
        matrices[matrixIndex++] = matrix.data[m];
}

以下の例では、インスタンスごとの状態を保存するVertexBufferを作成し、それを行列で初期化します。この例では、pc.VertexFormat.defaultInstancingFormat を使用して、インスタンスごとのMat4行列を保存することができます。その後、インスタンス化したいメッシュジオメトリを含むMeshInstanceでインスタンス化を有効にします。    

var instanceCount = 10;
var vertexBuffer = new pc.VertexBuffer(this.app.graphicsDevice, pc.VertexFormat.defaultInstancingFormat,
                                        instanceCount, pc.BUFFER_STATIC, matrices);
meshInst.setInstancing(vertexBuffer);

注: pc.BUFFER_DYNAMICを使用して動的な頂点バッファを作成し、フレームごとにその内容を以下のように更新することができます。

vertexBuffer.setData(matrices);

カスタムシェーダー

インスタンス化を使用するカスタムシェーダーを書く際には、頂点属性からインスタンスごとの状態を読み取り、使用する必要があります。以下の例では、頂点属性を使用してmat4を読み取ります。

attribute vec4 instance_line1;
attribute vec4 instance_line2;
attribute vec4 instance_line3;
attribute vec4 instance_line4;

mat4 getModelMatrix() {
    return mat4(instance_line1, instance_line2, instance_line3, instance_line4);
}