SpriteBatch类详解

在之前所有的例子中，涉及到画图我们都是使用SpriteBatch来处理的，这里把SpriteBatch详细说明一下。

绘图

图片在存储时通常具有一定的格式，我们这里只说png类型，当一个png的文件被读入到GPU（图形处理器）后，我们称其为texture（纹理）。为了在屏幕上画一张图（一个纹理），我们需要设定几何图形来与该图片（纹理）进行对应，比如我们可以设定一个矩形，然后图片的四个角与该矩形的四个角对应。如果这个矩形只占该图片的一部分，我们称其为texture region（纹理区域），这个概念在我们从一个精灵集中摘取一部分图像十分有用。

在实际进行绘制时，首先纹理需要被装载（bind），然后需要告诉OpenGL一个几何形状，该纹理所占的大小和位置需要根据该纹理的几何形状与viewport的设定来处理。许多2D游戏都将viewport设定为与屏幕的像素一致，也就是说，几何图形是以像素为单位的，这样十分容易处理图像在屏幕上的大小和位置。

实际应用中，绘制一个矩形的图像是十分常见的，反复绘制同一个矩形或图像的某一个部分也是很常见的。因此，如果每次需要绘制的时候都向GPU发送矩形信息是没有效率的，相反，我们可以将描述同一个纹理的全部矩形信息整理好，然后一次性发给GPU，这样就可以大大提高GPU的效率。SpriteBatch类就是用来做这个打包的动作。

我们把每个需要绘制的纹理及其坐标发给SpriteBatch类的对象，该对象会收集所有的几何图形信息，如果最新的纹理与上一次的不一样，它会更新为最新的纹理信息，然后统一发送给GPU进行绘制，然后再次收集下一次需要绘制的纹理信息。

每次更改少量的矩形会导致SpriteBatch无法大量的预存更多几何图形，在代码中，频繁的读取图像文件也是不被建议的，通常的做法是，将大量图形素材打包成一个图像文件，然后每次仅绘制其中几个区域，以此来最大的利用SpriteBatch的能力。打包图像请参考TextruePacker。

SpriteBatch

在应用中使用SpriteBatch代码如下

public class Game implements ApplicationListener {

    private SpriteBatch batch;

    public void create () {

        batch = new SpriteBatch();

    }

    public void render () {

        Gdx.gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT); // This cryptic line clears the screen.

        batch.begin();

        // Drawing goes here!

        batch.end();

    }

    public void resize (int width, int height) { }

    public void pause () { }

    public void resume () { }

    public void dispose () { }

}

所有SpriteBatch的绘图函数，必须放在begin和end函数之间，在begin和end之间不能放非SpriteBatch的其他绘图方法。

Texture

Texture类用来读取一个图像文件，将其load到GPU的内存中，该图像文件应该放到assets目录下，每个图像的尺寸必须是2的幂，比如16x16， 16x256，最大不建议超过1024x1024

private Texture texture;

...

texture = new Texture(Gdx.files.internal("image.png"));

...

batch.begin();

batch.draw(texture, 10, 10);

batch.end();

以上代码就是读取image.png文件，并将其在（10，10）的位置上绘制出来，其宽、高与图形的实际尺寸相等。SpriteBatch的draw支持以下调用方式绘图

| `draw(Texture texture, float x, float y)` |

最简单的调用方式，按照纹理实际的宽高在(x,y)位置绘图

| `draw(Texture texture, float x, float y, int srcX, int srcY, int srcWidth, int srcHeight)` |

仅绘制一部分

| `draw(Texture texture, float x, float y, float width, float height, int srcX, int srcY, int srcWidth, int srcHeight, boolean flipX, boolean flipY)` |

仅绘制一部分，但是该部分会被缩放到指定大小，并支持翻转

| `draw(Texture texture, float x, float y, float originX, float originY, float width, float height, float scaleX, float scaleY, float rotation,int srcX, int srcY, int srcWidth, int srcHeight,boolean flipX, boolean flipY)` |

仅绘制一部分，并对该部分进行缩放到指定宽，高，可以选则是否翻转，并且进行比例缩放和旋转

| `draw(Texture texture, float x, float y, float width, float height, float u, float v, float u2, float v2)` |

功能是绘制一部分，并缩放到指定的width和height,但是方法使用了纹理坐标（0~1），而不是像素单位

| `draw(Texture texture, float[] spriteVertices, int offset, int length)` |

这里使用了更底层的处理方法，可以用来绘制任意的四边形，不单单是矩形绘制

TextureRegion

TextureRegion类表示了一个图像（纹理）里的一个矩形，通常被用来绘制一个大图形的某一个部分。

private TextureRegion region;

...

texture = new Texture(Gdx.files.internal("image.png"));

region = new TextureRegion(texture, 20, 20, 50, 50);

...

batch.begin();

batch.draw(region, 10, 10);

batch.end();

这里20，20，50，50描述了图像的某一个部分，该部分会被绘制到（10，10）位置。使用Texture类可以实现同样的效果，但是使用TextureRegion显得更加方便和直观。

SpriteBatch对于TextureRegion的绘制同样提供了多种支持

| `draw(TextureRegion region, float x, float y)` |

使用区域的宽、高在（x，y）位置绘制

| `draw(TextureRegion region, float x, float y, float width, float height)` |

绘制该区域，并且拉伸到指定的width和height

| `draw(TextureRegion region, float x, float y, float originX, float originY, float width, float height, float scaleX, float scaleY, float rotation)` |

绘制该区域，并拉伸到指定width和height，同时按照origin坐标进行比例调整和旋转

Sprite

Sprite类在TextureRegion的基础上，又增加了几何形状和颜色属性

private Sprite sprite;

...

texture = new Texture(Gdx.files.internal("image.png"));

sprite = new Sprite(texture, 20, 20, 50, 50);

sprite.setPosition(10, 10);

sprite.setRotation(45);

...

batch.begin();

sprite.draw(batch);

batch.end();

这段代码将image.png读进显存，然后取出其中一块区域（20，20，50，50），然后将其旋转45度，绘制到（10，10）位置，用Texture和TextureRegion都可实现该动作，但是使用Sprite可以更加直观和方便。除此之外，spite还会存储纹理的几何形状，这样仅仅在需要的时候才会重新计算几何形状，这样，如果每一帧中，比例尺，旋转以及其他属性不变化的话，使用sprite会更加高效。

注意的是，使用Sprite会混合model（位置，旋转）和view（纹理本身）的信息，因此如果坚持使用mvc分离的设计模式，那么使用sprite就不太方便了，这时应该使用Texture或TextureRegion。

另一个需要注意的是，Sprite构造函数没有与位置信息相关的参数，在调用Sprite（Texture，int, int,int,int）是不会处理任何位置信息。你必须通过调用setPosition(float,float)来处理位置信息，否则sprite会绘制到（0，0）位置。

Tint（上色）

当绘制一个纹理（texture）时，可以为它上额外的颜色（tinting）

private Texture texture;

private TextureRegion region;

private Sprite sprite;

...

texture = new Texture(Gdx.files.internal("image.png"));

region = new TextureRegion(texture, 20, 20, 50, 50);

sprite = new Sprite(texture, 20, 20, 50, 50);

sprite.setPosition(100, 10);

sprite.setColor(0, 0, 1, 1);

...

batch.begin();

batch.setColor(1, 0, 0, 1);

batch.draw(texture, 10, 10);

batch.setColor(0, 1, 0, 1);

batch.draw(region, 50, 10);

sprite.draw(batch);

batch.end();

这段例子显示了，如何对Texture，TextureRegion和Sprite进行上色，颜色的描述是按照RGBA，四个在0到1之间的数，如果没有使能blending，A值被忽略。

Blending

Blending缺省是使能的，这意为着在绘制一个图像时，该图像中透明的部分会直接与屏幕上已有的纹理重合，显示出屏幕上已有的图像。

如果关闭Blending，那么屏幕上原有的图像会被新的纹理替代，这样在绘制背景时会更有效率，在实际应用中，也要尽量可能关闭blending，除非你确认需要这个效果。

在下面的例子中，在开始绘制时关闭blending会大大提升性能

Gdx.gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT); // This cryptic line clears the screen.

batch.begin();

batch.disableBlending();

backgroundSprite.draw(batch);

batch.enableBlending();

// Other drawing here.

batch.end();

注意：在绘制开始前，最好做一个清屏Gdx.gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT);，如果不这样做，反复绘制一个具有alpha属性的图像会导致成百个图像的重叠，最后图像越来越不清晰。另外，一些GPU也倾向与在干净的屏幕上绘制，这样会获得更好的性能。

Viewport

SpriteBatch管理着自己的投射和变换矩阵，当创建一个SpriteBatch时，它会使用当前应用/游戏的设定来建立一个orthographic 投射，使用y轴向上的坐标系（原点在左下角），当调用Begin时，SpriteBatch会建立viewport。

性能优化

SpriteBatch提供了一个构造函数，来设定在向GPU发送前缓存的最大sprite数量，这个值如果太低，会导致向GPU额外的调用，如果太高，会浪费显存。

SpriteBatch具有一个公共的int 对象maxSpritesInBatch，该值记录了该SpriteBatch整个生命周期中向GPU发送的最高Sprites数量（峰值），首先设定一个较大的SpriteBatch，然后通过检查该maxSpritesInBatch来进行调整，可以获得更合理的设置。该值可以在任意时候设为0来进行复位。

SprintBatch具有一个公共的int对象renderCalls，在结束end调用后，该值记录了上一个begin到end周期中，向GPU发送了多少次渲染调用。该值仅仅在图像被装载（bind）或者当SpriteBatch没有被充满时存在。如果SpriteBatch是大小合适的，而renderCalls偏大（超过15~20），表示存在了过多的图像装载。

SpriteBatch具有另外一个构造函数，接受大小和缓冲数量为参数，这是一种更接近底层的用法，可以使用VBO而不是使用传统的VA。会保留一个缓冲区列表，每次的render会使用该列表的下一个缓冲区。当maxSpriteInBatch较低，renderClalls很大时，使用这种方法可以极大的改善性能。

SpriteBatch类详解