Точечные спрайты OpenGL ES 2.0 с разными поворотами - вычислить матрицу в шейдере?

Я пытаюсь найти решение, которое позволит мне вращать точечные спрайты вокруг оси z с изменяющимся атрибутом (т.е. равномерность не подходит).

В моем приложении у меня есть много сотен / тысяч точечных спрайтов, отрисовываемых за кадр, которые затем сохраняются в VBO (вполне возможно, что их количество может оказаться> 1000000). Таким образом, я ищу лучший компромисс между использованием памяти и производительностью.

Текущие вершинные и фрагментные шейдеры выглядят так:

// VERTEX SHADER
attribute vec4 a_position;
attribute vec4 a_color;
attribute float a_size;
uniform mat4 u_mvpMatrix;
varying vec4 v_color;

void main()
{
    v_color = a_color;
    gl_Position = u_mvpMatrix * a_position;
    gl_PointSize = a_size;
}


// FRAGMENT SHADER
precision mediump float;
uniform sampler2D s_texture;
varying vec4 v_color;

void main()
{
    vec4 textureColor = texture2D(s_texture, gl_PointCoord);
    gl_FragColor = v_color * textureColor;
}

В настоящее время я могу представить себе следующие возможности:

• Добавить атрибут mat4 rotMatrix к моим данным точечного спрайта. Передайте это фрагментному шейдеру и поверните каждый фрагмент:

  vec2 texCoord = (rotMatrix * vec4(gl_PointCoord, 0, 1)).xy
  gl_FragColor = v_color * texture2D(s_texture, texCoord);
  

  • Advantages:
    • Keeps shaders simple.
    • Простой код для вычисления матриц вне шейдеров (например, с использованием GLKit).
  • Disadvantages:
    • Massively increases the size of my point sprite data (from 16 to 80 bytes/point for a 4x4 matrix; to 52 bytes/point for a 3x3 matrix... I believe it's possible to use a 3x3 rotation matrix?). This could potentially cause my app to crash 3-5 times sooner!
    • Выдвигает гораздо больше вычислений на ЦП (сотни / тысячи матричных вычислений на кадр).

• Добавьте атрибут float angle к моим данным точечного спрайта, затем вычислите матрицу вращения в вершинном шейдере. Передайте матрицу поворота фрагментному шейдеру, как указано выше.

  • Advantages:
    
    • Keeps point sprite data size small (from 16 to 20 bytes/point).
      
    • Передает тяжелую матричную математику на GPU.
      
  • Disadvantages:
    • Need to write custom GLSL function to create rotation matrix. Not a massive problem, but my matrix maths is rusty, so this could be error prone, especially if I'm trying to figure out the 3x3 matrix solution...
    • Учитывая, что это должно происходить на сотнях / тысячах вершин, будет ли это серьезным тормозом для производительности (несмотря на то, что это обрабатывается графическим процессором)?

• Я реально мог справиться с 1 байтом для атрибута угла (255 разных углов было бы достаточно). Есть ли способ использовать какой-то поиск, чтобы мне не нужно было без нужды пересчитывать одни и те же матрицы вращения? Моей первой мыслью было сохранение констант в вершинном шейдере, но я не хочу начинать добавлять операторы ветвления в свои шейдеры.

Есть мысли по поводу хорошего подхода?