關於遊戲中的材質系統

材質，這個詞有各行各業都有自己的解釋。

美工把物體貼圖和物體顏色，高光等統稱為材質。D3D和OPENGL這樣的圖形介面則把物體表面貼圖單獨叫做紋理，而把漫反射，高光等叫做材質。

 

而在遊戲引擎或圖形引擎中提到的材質，則與此不同。 引擎中提到的材質不僅上面的的內容。 引擎中所謂的材質，是指物體在渲染時一系列的狀態控制。 如，ALPHA混合開關以及ALPHA混合因子、紋理過慮方式，紋理通道狀態、紋理矩陣、裁剪模式等，在D3D中，就是SetRenderState,SetTextureStageState,SetSamplerStateState等所控制的。在OPENGL中，則大多數由glEnable所控制。

 

我們所提到的材質系統，則是以此為基礎展開的。 上面提到的這些因子，組成了我們的材質。 也是我們在渲染一個物體的時候，提交到裝置的狀態控制值。 一個物體的一次渲染，我們稱作一個PASS。於是我們順其自然地將這個渲染時的材質控制的最小單位命名為Pass,則：

 

struct TextureState

{

    void* Texture;

    int ColorOp;

    int ColorAgr1;

    int ColorAgr2;

    int AlphaOp;

    int AlphaAgr1;

    int AlphaAgr2;

.....//更多內容

};

 

class CPass

{

   CColor mAmbient;

   CColor mDiffuse;

   ....更多內容

 

    bool mAlphaEnable;

    int mScrBlend;

    int mDstBlend;

    int mCullMode;

   TextureState[4] mTextureStates;

  ...更多內容

};

 

當我們渲染一個物體的時候，只需要將這個類裡面的狀態應用到裝置，即可完成對物體的繪製。

 

材質系統的基本內容就是這些，這也是最容易做到的事情。

但是，我們都知道，像D3D或OPENGL這樣的圖形介面每設定一次GPU狀態的時候，都會有一定的開銷（通過查看相關文檔可以看到某些函數的具體開銷值）。而為了保證我們的渲染流暢，我們不得不減少這樣的開銷。

 

很自然地，我們會想到，盡量減少切換。而如何減少切換呢。我們可以記錄下自己的硬體狀態，在設定下一個的時候，先判斷當前硬體狀態是否相同，如果相同。則不用再設定。 雖然某些圖形介面在其層底做了類似的功能。但我們外部判斷一下，也未嘗不可。從D3D上來講，外部判斷比讓其內部判斷效率更佳。需要注意的是，由於我們在自己的程式裡做了相同判斷。因此，當有另一個程式也修改裝置狀態的時候，就會產生意想不到的效果。所以，我們應該適當的查詢一下裝置狀態，並更新自己的狀態記錄表。至於這個查詢間隔，就要根據自己的實際情況來測試了。

 

 

通過選項組的方法來提升的效率是很不明顯的，因此，我們需要對材質進行排序，至於怎麼排序，這演算法上的問題，在此先不作過多解釋。 總之，我們將相似的材質排在一起。由於材質很相似，繪完一個再繪下一個的時候，減少了切換，從而大大提升了效率。

 

既然已經是涉及到裝置了，我們總得考慮一下裝置問題。 如果裝置不支援我們當前給定的材質狀態，怎麼辦？ 返回FALSE不渲染。還是讓程式DOWN掉？  對於一些重要的效能，裝置不支援讓程式DOWN掉是最好的做法，但是，對於像紋理混合通道不足的情況，讓其DOWN掉就顯得划不來了。畢竟我們設計的遊戲程式是想讓更多的玩家能玩不是？ 這樣就會涉及到PASS的拆分問題。

 

對於PASS的拆分，OGRE已經做得很好了。根據使用者的裝置效能，如果不滿足，就一直拆分，拆到使用者滿足為止，最後讓一個物體渲染多次，來實現多個紋理通道混合的效果。 而多PASS則是在渲染的時候不得不考慮的地方，畢竟有些物殊效果非得用多PASS不可。

 

對於多PASS的設計，我們可以參考OGRE的材質方法或是D3DX的效果架構。我們把完成一個最終效果的方案稱作一個渲染技術 Technique ，一個技術可由多個Pass來完成。

 

class Technique

{

...更多內容

 vector<CPass*> mPasses;

};

 

這樣就滿足了我們的需求。  對於同一種效果，我們可以提供多種Technique供程式選擇。 而這個選擇的條件則可以是根據硬體效能，或是玩家手動選擇的配置來實現。

最後結構如下：

class CMaterial

{

public:

...更多內容

vector<CTechnique*> mRenderTechs

};

 

 

 

亂七八糟地說了一通，希望沒暈死人！！！