javascript - 如何优化60fps模拟器的 Canvas 性能？

我想用JavaScript编写一个Gameboy模拟器。屏幕分辨率为160 x 144。它有四种颜色：黑色，深灰色，浅灰色和白色。该游戏男孩的屏幕刷新率为60fps。

我有一个screen数组，其大小为160*144=23040，其中每个索引存储从0-3的颜色阴影。

要将屏幕呈现给用户，我想使用HTML5画布。
据我了解，最简单的方法是使用ImageData RGBA位图创建Uint8ClampedArray对象，然后通过putImageData将其传递到画布。

为了做到这一点，我必须将每一帧都转换为Uint8ClampedArray屏幕，并将每个阴影转换为各自的4字节RGBA数字。这个新的RGBA位图的大小为(160 * 144 * 4 bytes per pixel = 92160：

function screenToBuffer(screen) {
  return Uint8ClampedArray.from(screen.map(shade => shadeToRGBA(shade)).flat());
}

然后，将此缓冲区传递给用户提供的回调函数，在该函数中，缓冲区将显示在画布上，如下所示：

onFrame: function(frameBuffer) {
  var image = new ImageData(frameBuffer, 160, 144)
  ctx.putImageData(image, 0, 0);
}

从理论上讲，这很好用，但这是一种幼稚的方法，我发现它根本没有效率。通过使用探查器，仅screenToBuffer函数就需要约25ms。如果要以60fps更新屏幕，则需要每16.6毫秒渲染一次！

解决此问题的最佳方法是什么？创建一个全新的92kb Uint8ClampedArray并每帧映射23,000种颜色太昂贵了。

我想保留screen数组，因为它比Uint8ClampedArray更小，并且在我的代码中更容易推理。我想最好一次初始化一个Uint8ClampedArray并在screen数组发生变化时对其进行更新。这样，我可以简单地在每个帧上返回RGBA缓冲区，并且该缓冲区应该已经与我的屏幕同步了。

我还想知道是否每个帧都创建一个新的92kb ImageData对象是否占用大量资源，是否有更好的方法来处理这一问题。

有什么建议么？

最佳答案

捆绑绘图调用并提前保存调色板，这样就不会有太多问题了。

看看下面的我的代码段：

//Generate output node for time
var output = document.body.appendChild(document.createElement("p"));
//Generate canvas
var canvas = document.body.appendChild(document.createElement("canvas"));
var ctx = canvas.getContext("2d");
canvas.style.width = "500px";
//Setup canvas
canvas.width = 160;
canvas.height = 144;
//Generate color pallette
var colors = ["black", "#444", "#ccc", "white"]
    .map(function (b) {
    ctx.fillStyle = b;
    ctx.fillRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
    return ctx.getImageData(0, 0, 1, 1).data;
});
//Generate framedata (referencing back to one of our 4 base colors)
var data = [];
while (data.length < canvas.width * canvas.height) {
    data.push(Math.floor(Math.random() * 4));
}
//draw function
function drawCanvas() {
    //Start time
    var t = Date.now();
    //Fill with basic color
    ctx.fillStyle = "black";
    ctx.fillRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
    //Prepare ImageData
    var frame = new ImageData(canvas.width, canvas.height);
    //Loop through buffer
    for (var i = 0; i < data.length; i++) {
        var dataPoint = data[i];
        //Skip base color
        if (dataPoint == 0) {
            continue;
        }
        //Set color from palette
        frame.data.set(colors[dataPoint], i * 4);
    }
    //Put ImageData on canvas
    ctx.putImageData(frame, 0, 0);
    //Output time
    output.textContent = (Date.now() - t).toFixed(2);
    //Schedule next frame
    requestAnimationFrame(drawCanvas);
}
//Start drawing
drawCanvas();
//Start simulation at 60 fps
setInterval(function () {
    data = data.map(function () { return Math.floor(Math.random() * 4); });
}, 16);

我持续获得每帧2ms的时间。