在3D图形处理中，显卡性能对模型表现和模型处理而言，至关重要。显卡越高端，其三维效果越逼真，图面切换越流畅。本文针对国产化GPU在FreeXGIS中的优化方向进行简单分析，分析方向：地理数据渲染优化、模型渲染优化、几何图元渲染优化。

01 地形数据加载流程

三维地形渲染系统使用金字塔的瓦片构建机制，采用实时动态调度算法，可以根据当前视口显示的数据范围，进行分级分区域动态调度，从而减少内存占用，减轻渲染压力。

02 渲染模式优化

在国产化系统中，大地形渲染效率优化，除地形数据调度影响效率外，更多时候渲染采用的模式更为重要。本平台通过优化渲染模式，使用顶点缓存对象渲染方式（数据存储在GPU中，可直接绘制图元，数据可修改），减少CPU与GPU的访问次数，有效提升渲染效率。

03 减少状态切换

在GIS平台中，大批量的矢量线、面绘制是比较常见的使用方式，通过分析osgEarth中矢量线、面的绘制效率较低的问题，提出了通过合并矢量绘制数据中同类型的状态信息，减少状态频繁切换，大幅提升矢量的渲染效率。

三维场景中，除去大地形的渲染消耗外，其余就是大量业务数据的加载及渲染，比如大批量的比如战斗机、舰船、卫星、航路线等，带来如下问题：第一，内存随着场景中的实体增加呈现线性增长；第二，加重GPU的渲染负担；第三，需要CPU与GPU进行多次重复的交互。

针对以上问题，我们采用了多实例渲染技术进行优化，该技术是一种用于大批量重复物件渲染的GPU技术，以降低客户端和显卡端数据传输量，即所谓的“一次提交，多次渲染”，是连续执行多条相同渲染命令的方法，并且每个命令所产生的渲染结果都会有轻微的差异，因此，它是一种非常有效的、可使用少量API调用来渲染大量几何体的方法。

01 优化图元绘制

GPU绘制图形需要CPU向GPU发出指令, 同时需要向GPU提交顶点坐标、纹理坐标、法线坐标等信息，复杂的仿真都是千万级顶点数据，通过顶点缓存对象和索引缓存对象能够使数据共享，减少顶点数目，静态目标只需要提交一次数据，降低了CPU的负载。

02 动画图元绘制（如雷达通信效果）

动画可以分为形变、属性变化。形变即位置信息或拓扑结构的变化；属性变化即颜色、光照、纹理等信息变化。

在以往的实现思路中，动画都会在CPU端通过顶点变化实现，此时就需要高频率的CPU-GPU通信，然而目前在国产CPU和GPU下是无法做到的。于是我们针对性的做了优化，将数据处理放在CPU中，将动画效果通过着色器在OpenGL渲染管线中实现，减少CPU与GPU的通信，提升渲染效率。

03 几何纹理扰动的优化

为了模拟显示中的效果，如淹没分析，我们针对波浪采用改变随机的纹理坐标的方法，在以往的实现中同样需要占用CPU与GPU的带宽，于是我们将纹理坐标的计算放到顶点着色器中进行，效率得以提高。