お絵かきツールのパフォーマンスチューニング

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April 14, 2017

 お絵かきツールのパフォーマンスチューニング

pixiv Sketch WebGLお絵かき機能のざっくりとしたチューニングの話

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April 14, 2017
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  1. お絵かきツールの パフォーマンスチューニング ~ 60FPSのために ~

  2. 自己紹介 • 名前: 磯崎 希 (のんたん) • 職業: アルバイト •

    出身: ネイティブ畑 ◦ C++, Swift, など... ◦ Javascript歴は2ヶ月くらいです • 仕事内容: iOS, Android, Webのお絵かき機能を担当しています ◦ OpenGLまわりをゴリゴリやってます
  3. 今回の内容 • pixiv Sketchのお絵かき機能の総合的なパフォーマンス改善の話をします ◦ WebGLだけじゃないです • 改善例を列挙します • 基本的な話が多いです

  4. 準備

  5. パフォーマンス改善の手順 1. ちゃんと測る 2. ちゃんとボトルネックを潰す 3. 1.に戻る

  6. パフォーマンス改善の手順(つづき) • 「ちゃんと測る」がとても難しい ◦ クロック周波数が変化する ◦ 裏のプロセスの状況によって変化する ◦ 手でドローの情報を入力するのでムラがある ◦

    ブラウザが起動してからどれくらい時間が経ったかでムラがある ◦ 何回も測って平均を取るべき ◦ 改善したかどうか検定するべき
  7. パフォーマンスの指標 • FPSで評価するわけではない ◦ マウスイベントが入ってきたタイミングで処理をしている ◦ お絵かきツールでフレーム落ちは末期的 ◦ フレーム落ちが存在しているかどうかだけ見る •

    代わりに1フレーム当たり処理時間の割合を見る ◦ 改善目的の処理が他の主要な処理の何 %の時間を要しているか
  8. パフォーマンスの指標(Chromeの場合 その1)

  9. パフォーマンスの指標(Chromeの場合 その2)

  10. パフォーマンスの指標(Edgeの場合 その1)

  11. パフォーマンスの指標(Edgeの場合 その2)

  12. 実例

  13. GCが......? • ブラウザによって差が大きいが......

  14. ストロークデータ生成(before) const BSplineCurve = { refine: (points: [number, number][]): [number,

    number][] => { const refined = []; if (points.length - 1 >= 1) { for (let i = 1; i <= points.length - 1; i++) { refined .push(points[i - 1]); refined .push([(points[i - 1][0] + points[i][0]) * 0.5, (points[i - 1][1] + points[i][1]) * 0.5]); } } if (points.length > 0) { refined.push(points[points.length - 1]); } return refined; }, };
  15. ストロークデータ生成(after) const BSplineCurve = { refine: (dst: number[], src: number[],

    num): void => { for (let i = 1; i <= num - 1; i++) { const srcBase = (i - 1) * 2; const dstBase = (i - 1) * 4; dst[dstBase + 0] = src[srcBase]; dst[dstBase + 1] = src[srcBase + 1]; dst[dstBase + 2] = (src[srcBase] + src[srcBase + 2]) * 0.5; dst[dstBase + 3] = (src[srcBase + 1] + src[srcBase + 3]) * 0.5; } dst[(num - 1) * 4] = src[(num - 1) * 2]; dst[((num - 1) * 4) + 1] = src[((num - 1) * 2) + 1]; return ((num - 1) * 2) + 1; }, };
  16. ストロークデータ生成(結果)

  17. レイヤー合成が......?

  18. レイヤー合成範囲 • 線を引いている途中、1フレームの間に変化している部分は一部のみ • 具体的には線の先っぽのみ

  19. レイヤー合成範囲 • 変更があり得る場所だけを更新すれば良い • 更新範囲を覆う縦横が水平垂直の矩形を算出して、その部分だけ更新する

  20. レイヤー合成範囲(補足) • B-スプライン曲線は凸包性がある ◦ 曲線は曲線を作るのに用いた制御点の凸包に収まる • 合成範囲は各制御点のx, yそれぞれの最小、最大を求めるだけで計算できる

  21. レイヤー合成範囲(コード) // dirtyRect: 更新すべき矩形 gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, this.vertexBuffer); gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Uint8Array([ dirtyRect.left,

    dirtyRect.top, dirtyRect.right, dirtyRect.top, dirtyRect.right, dirtyRect.bottom, dirtyRect.left, dirtyRect.bottom, ]), gl.DYNAMIC_DRAW); gl.enableVertexAttribArray (this.vertexLocation ); gl.vertexAttribPointer (this.vertexLocation , 2, gl.FLOAT, false, 0, 0); gl.drawArrays(gl.TRIANGLE_FAN, 0, 4);
  22. gl.bufferData, gl.bufferSubDataが重い...... • 前に述べた矩形(dirtyRect)の転送

  23. Uniform化 // 初期化(一回だけ走る) const rect = new Float32Array([0, 0, 0,

    1, 1, 1, 1, 0]); gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, this.vertexBuffer); gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, rect, gl.STATIC_DRAW); // 描画 gl.uniform4f(dirtyRectLocation , dirtyRect.left, dirtyRect.top, dirtyRect.right, dirtyRect.bottom); gl.drawArrays(gl.TRIANGLE_FAN, 0, 4); // シェーダ(vertex shader) attribute vec2 inVertex ; uniform vec4 dirtyRect ; gl_Position = vec4((vec2(1.) - inVertex) * dirtyRect.xy + inVertex * dirtyRect.zw, 0., 1.);
  24. レイヤー合成最適化の結果

  25. gl.readPixels, IOは重い...... • Sketchで扱うデータはindexedDBに自動保存される ◦ 細かいストロークを連続したときに問題に

  26. バックアップを遅延させる • ストロークが終わってから1秒間バックアップを遅延させる ◦ 1秒間の間に次のストロークが始まったらバックアップをキャンセル ◦ 次のストロークに関しても同様に

  27. バックアップを遅延させる(コード) class BackupScheduler { schedule = () => { if

    (this.timeoutId) { clearTimeout (this.timeoutId); this.timeoutId = null; } this.timeoutId = setTimeout(() => { if (this.isDrawing) { this.timeoutId = null; return; } // gl.readPixels(...); // indexedDBに保存 }, 1000); }; }
  28. バックアップを遅延させる(結果)

  29. グラフが紫色に...... • 内訳は「レンダリング」 ◦ WebGLでのレンダリングの時間ではなく、ブラウザ側の再描画の時間

  30. グラフが紫色に...... • 原因はcanvasにメニューが覆いかぶさっていたこと ◦ 下のcanvasが再描画されると、その上にかかっている要素に再描画フラグが立つ (?) • メニューとcanvasの重なりをなくして改善

  31. 結果(Edge)

  32. 結果(Chrome)

  33. 描き出しが重い......

  34. ReactのsetStateが重かった • ブラウザによって差が大きい • ストローク中はsetStateを呼ばないようにする ◦ Reactに頼らない ◦ どうしても使いたければ、 setStateをストロークの終わりまで遅延させる

  35. 以上です 御清聴ありがとうございました