一种游戏引擎的性能测试方法与流程

本发明涉及计算机，特别涉及一种游戏引擎的性能测试方法。

背景技术：

1、在当今数字游戏产业中，游戏引擎的性能测试是确保游戏产品质量的重要环节之一。游戏引擎性能的稳定和高效直接影响着游戏产品的用户体验和市场竞争力。因此，开发一种有效的游戏引擎性能测试方法对于游戏开发者和游戏平台提供商来说至关重要。目前，游戏引擎性能测试通常采用一些传统的基准测试方法，例如基于帧率的测试、基于cpu和gpu利用率的测试等。这些方法主要通过测量游戏在特定硬件配置下的运行效果来评估游戏引擎的性能。然而，传统的基准测试方法存在一些局限性：

2、首先，这些方法无法全面考虑游戏引擎在不同场景和条件下的性能表现。游戏的性能受到诸多因素的影响，包括场景复杂度、光影效果、物理模拟等。传统的基准测试方法往往只能提供局部的性能数据，难以全面评估游戏引擎的性能。其次，传统的基准测试方法往往缺乏对游戏引擎内部机制的深入理解。游戏引擎作为复杂的软件系统，其性能受到诸多内部因素的影响，包括渲染管线、物理引擎、碰撞检测等。传统的基准测试方法往往无法深入分析游戏引擎内部的运行机制，导致无法针对性地优化性能。另外，传统的基准测试方法往往需要大量的人力和时间成本。由于游戏引擎的复杂性和多样性，传统的基准测试方法往往需要设计大量的测试用例和场景，并进行大量的测试和分析工作。这不仅增加了测试的时间成本，还可能导致测试结果的不准确和不全面。因此，当前存在着对游戏引擎性能测试方法的需求，需要开发一种更加全面、深入和高效的测试方法，以满足游戏开发者和游戏平台提供商对游戏引擎性能评估的需求。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提供了一种游戏引擎的性能测试方法，实现了更准确、高效的游戏引擎性能测试。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种游戏引擎的性能测试方法，所述方法包括：

4、步骤1：初始化游戏引擎的测试环境，包括：加载资源和生成测试场景；当完成测试环境的初始化时，记录初始化时间；

5、步骤2：启动渲染循环，在不同的渲染管线下，对测试场景进行渲染，记录每一帧的渲染时间，在每一帧中随机改变测试场景中的光照条件，以及增加或减少测试场景中渲染的物体数量，得到不同的渲染管线下的渲染时间分布函数；

6、步骤3：在渲染循环的过程中，游戏引擎对测试中的物体进行物理模拟，然后驱动测试场景中的物体在测试场景中进行随机运动；同时，游戏引擎并行地对测试场景中进行随机运动的物体进行碰撞事件检测，记录碰撞检测的准确率；

7、步骤4：基于初始化时间、渲染时间分布函数和碰撞检测的准确率，计算游戏引擎性能值；所述游戏引擎性能值通过初始化时间、渲染时间分布函数和碰撞检测的准确率分别乘以各自的权重值后，再计算三者加和后的平均值得到。

8、进一步的，步骤3中渲染管线的种类至少包括：前向渲染、延迟渲染、簇渲染和瓦片渲染；所述步骤1中加载的资源至少包括：纹理、声音、物理材质、碰撞体、脚本文件和特效粒子；生成的测试场景为三维测试场景。

9、进一步的，步骤2具体包括：定义一个测试场景s，包括n个渲染物体，每个物体的折射率为ni和表面粗糙度为si；测试场景用表示；在测试场景中生成多个光源；计算每个物体在多个光源的光线照射下的表面反射率；对测试场景进行图像金字塔分解，生成不同分辨率的图像金字塔；基于生成的图像金字塔，构建条件随机场模型，将场景中的每个像素视为一个随机变量；在每一帧中，随机改变光照条件和物体数量，包括改变光源方向、强度以及增加或减少物体数量；定义条件随机场的能量函数；使用条件随机场模型，推断出最优的状态，使得能量函数最小化，并在当前渲染管线下执行渲染；记录渲染一帧的时间，得到不同的渲染管线下的渲染时间分布函数。

10、进一步的，使用如下公式，计算每个物体的表面反射率：

11、

12、其中，ri表示第i个物体表面的反射率，表示光线照射到物体表面后被反射的比例；ω是光源的频率参数，用于描述光线的振荡频率；si是第i个物体的表面积；m是光源的数量；xk和yk分别是第k个光源的x轴坐标和y轴坐标，表示光源在测试场景中的位置；σ是高斯分布的标准差，用于描述光源分布的范围；k为下标索引；θi,k为第k个光源照射到第i个物体的入射角；θi,k,t第k个光源照射到第i个物体的透射角。

13、进一步的，将图像金字塔中的每个像素节点视为一个随机变量，记作xj，j＝1,2,...,v，其中v是图像金字塔中的像素数量；对于每个像素节点xj，考虑其相邻的像素节点，建立边；通过像素节点的空间位置来定义，考虑每个像素节点周围的8个相邻像素节点，使用高斯核函数定义邻接关系，以便将空间相邻像素节点之间的关系建模为概率关系；定义概率关系定义势函数，并基于定义的势函数，构建条件随机场的能量函数。

14、进一步的，势函数ψ(xj,xz)使用如下公式进行表示：

15、

16、其中，λ泊松分布参数，为高斯核函数的标准差；p(xj,xz)为第j个像素节点与xz个像素节点彼此之间是空间相邻像素节点的概率；条件随机场的能量函数e使用如下公式进行表示：

17、

18、其中，φj(xj)为自身势函数，使用如下公式进行表示：

19、

20、其中，pj为像素节点xj的像素值；μ为图像金字塔中所有像素节点的像素值的均值；使用条件随机场模型，推断出最优的状态，使得能量函数最小化，并在当前渲染管线下执行渲染。

21、进一步的，步骤3中游戏引擎对测试场景中进行随机运动的物体进行碰撞事件检测的方法包括：采集真实游戏场景数据，设计一个生成器，基于真实游戏场景数据来生成虚假游戏场景数据；虚假游戏场景数据与真实游戏场景数据的均至少包括：物体运动参数向量和碰撞标签；物体运动参数向量中至少包括物体的速度、位置、方向、加速度、体积和形状；虚假游戏场景数据与真实游戏场景数据中的物体运动参数向量的距离小于设定的阈值，且虚假游戏场景数据中所有的碰撞标签值均为0，表示未发生碰撞，而真实游戏场景数据中的碰撞标签值可能为0，也可能为1，当为1时，表示发生碰撞；将真实游戏场景数据和虚假游戏场景数据进行随机混合，得到混合数据，作为训练数据；设计一个判别器，使用训练数据对判别器进行训练，在训练过程中，判别器的目标是尽可能准确地根据训练数据中的物体运动参数向量判别出其对应的标签；然后使用判别器对测试场景中进行随机运动的物体进行碰撞事件检测。

22、进一步的，在使用训练数据训练判别器时，判别器的损失函数使用如下公式进行表示：

23、

24、其中，λ为第一调整参数，用于控制拉普拉斯平滑的程度，其值越大，越平滑；h是狄拉克权重参数，取值范围为0.5到0.8；是判别器d(x)的拉普拉斯算子；δ是狄拉克函数；γ是狄拉克阈值；pdata(x)表示真实游戏场景数据的分布；p(f)为虚假游戏场景数据的分布。

25、进一步的，生成器在每次基于真实游戏场景数据来生成虚假游戏场景数据后，还将对生成器进行反向训练，通过调整生成器的参数，使得虚假游戏场景数据与真实游戏场景数据中的物体运动参数向量的距离小于设定的阈值的情况下，虚假游戏场景数据与真实游戏场景数据中的物体运动参数向量的距离尽可能地小。

26、进一步的，在对生成器进行反向训练时，生成器的损失函数使用如下公式进行表示：

27、

28、其中，u为正则化系数，取值范围为0.3到0.6。

29、采用以上技术方案，本发明产生了以下有益效果：首先，本发明提供了一种全面、深入的游戏引擎性能测试方法，能够全面评估游戏引擎在不同场景和条件下的性能表现。传统的基准测试方法往往只能提供局部的性能数据，难以全面评估游戏引擎的性能。而本发明通过定义详细的测试步骤和环境，包括加载资源、生成测试场景、启动渲染循环等，实现了对游戏引擎性能的全面测试。通过记录初始化时间、渲染时间分布函数、碰撞检测准确率等指标，可以全面了解游戏引擎在不同条件下的性能表现，为开发者提供了更加准确和全面的性能评估数据。其次，本发明采用了先进的技术手段，如图像金字塔分解、条件随机场模型等，对游戏场景进行了细致的建模和分析，深入理解游戏引擎内部的运行机制。通过构建条件随机场模型，本发明能够全面考虑游戏场景中各个像素节点的影响，更加准确地评估游戏引擎的性能。这种基于先进技术的深度分析方法，使得评估结果更加科学和可靠，为开发者提供了更具说服力的性能测试数据。另外，本发明还提出了一种创新的数据生成和训练方法，通过生成虚假游戏场景数据并对生成器进行反向训练，实现了对游戏引擎性能的持续优化和改进。这种方法不仅能够减少测试成本，还能够提高测试的准确性和可靠性。通过不断优化生成器，使得生成的虚假数据更加接近真实数据的分布，从而提高了游戏引擎性能测试的效率和可信度。