探索未知种族之osg类生物---状态树与渲染树以及节点树之间的关系

Posted 2021-02-13 wang985850293

节点树

首先我们来看一个场景构建的实例，并通过它来了解一下“状态节点”StateGraph 和“渲染叶”RenderLeaf 所构成的状态树，“渲染台”RenderStage 和“渲染元”RenderBin 所构成的渲染树，进一步了解这两棵树之间错综复杂的关系，以及理解它们与场景节点树之间更加复杂的关系。

上面是一个虚构的场景结构图，其中叶节点_geode3，以及所有六个几何对象均设置了关联的渲染状 态集（StateSet），且几何体 1 和几何体 2 共享了同一个 StateSet（ss11(0,-)）。图中用“ss”加上数字代 号来标识这些 StateSet 对象，后面括号中的两个参数分别表示 setRenderBinDetails 的两个设 置项（“-”表示空字串，“R”表示“RenderBin”，“D”表示“DepthSortedBin”）。也就是

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ss03->setRenderBinDetails( 0, “” ); ss11->setRenderBinDetails( 0, “” ); ss13->setRenderBinDetails( -1, “RenderBin” ); ss14->setRenderBinDetails( 1, “RenderBin” ); ss15->setRenderBinDetails( 10, “DepthSortedBin” ); ss16->setRenderBinDetails( 10, “DepthSortedBin” );

注意1、这个函数有两个传入参数，整型数表示渲染的顺序，以 0 为标准，小于 0 的渲染状态集（亦即包含了这个StateSet的StateGraph状态节点）将排列在前，大于0的则排列在后；字符串参数“RenderBin”或者“DepthSortedBin”作为名称时有特殊含义，其中“RenderBin”表示在渲染树中新建分支进行渲染，“DepthSortedBin”表示新建分支，并且所有要渲染的数据将按照深度值降序进行排序。

注意2、 “setRenderBinDetails(0, “”)”是缺省的设置，这里写出来是为了便于区别；我们还要知道 OSG 中所有的 Drawable 几何体对象都会自动关联一个 StateSet 对象，无论用户是否在自己 的程序中作了设置。 进入渲染后台之后，OSG 将为这个场景生成“状态树”。

状态树

它是由“状态节点”StateGraph 和“渲染叶”RenderLeaf 所组成的：

图中的“状态根节点”和“局部状态节点”都是由状态树自动生成的，其中“局部状态节点”的主要 工作是保存和维护一些渲染后台自动创建的渲染属性；而“全局状态节点”主要工作则保存了一个名 为_globalStateSet 的渲染状态集对象。它的取值是场景主摄像机的 StateSet，换句话说，任何对状态树的遍历都将首先及至 场景主摄像机的渲染状态，然后才是各个节点的渲染状态，这就是_globalStateSet 的功用所 在了。

而整个状态树的构建过程则可以参考上面的场景树结构图，其规则为：

1、状态树是根据渲染状态（StateSet）来生成的，那些没有设置 StateSet 的场景节点将 不会影响状态树的构架；

2、场景中的 Drawable 对象在状态树中被分别置入各自的渲染叶（RenderLeaf）中，而一个 或多个渲染叶必然被一个状态树末端的节点（StateGraph）所拥有；

3、共享同一个渲染状态的 Drawable 对象（图中的_drawable1 和_drawable2）在状态树 中将置入同一个末端节点。

生成状态树的同时，OSG 渲染后台还将生成对应的“渲染树”， 其组成为一个 RenderStage 对象和多个 RenderBind 对象。如果我们不使用 setRenderBinDetails 设置 StateSet 的渲染细节 的话，那么所有状态树中的末端节点（其中必然包含了一个或多个“渲染叶”）都会按遍历顺序保存到渲染树根节点（渲染台）中，渲染树的构建也就到此结束。

渲染树

 但是，如果我们对于场景中部件的渲染顺序有特殊要求的话，那么渲染树也会因而变得 复杂，上面的场景示例后可能得到如下的一株“渲染树” ：

根据渲染顺序的不同，渲染树生出了三个分支。相应的状态节点置入各个渲染元 （RenderBin）分枝中，其中渲染细节设置为“RenderBin”的状态节点（StateGraph）所处 的渲染元也可称为“不透明体渲染元”；而设置为“DepthSortedBin”的状态节点则将其附带 的渲染叶（RenderLeaf）送入“透明体渲染元”，于其中采用按深度值降序的方式排序绘制， 以获得正确的透明体渲染结果；未设置渲染细节的状态节点则直接由根节点（渲染台， RenderStage）负责维护。

一个渲染元中可以保存一个或多个状态节点（或渲染叶）；一个状态节点（或渲染叶） 只能置入一个渲染元中。

上面的场景结构中，我们并没有设置 Geode 节点_geode3 的渲染细节。如果设置它也采 用“RenderBin”或者“DepthSortedBin”方式，按照指定的渲染顺序号来绘制，那么在渲染 树中_geode3 节点及其附带的几何体将构成更复杂的结构形式。例如： ss03->setRenderBinDetails( 1, “RenderBin” ); 其它均不变。此时虽然ss03和ss14的渲染细节设置完全一样，但是由于关联ss03和ss14 的节点之间是父子的关系，因此渲染树的结构将变为：

 注意两个渲染状态（StateSet）的渲染顺序号相同时，它们不一定放入同一个“渲染元” 中，这还取决于两个 StateSet 对象在状态树中所处的层次。有关渲染细节设置的例子，可以 参考 osghangglide。

最后，我们分别用一句话来总结“状态树”与“渲染树”的这几个组成类。

 osgUtil::StateGraph：状态树的分枝节点（状态节点），负责管理场景树中的一个渲染状 态（StateSet）对象，末端的 StateGraph 节点还负责维护一个 “渲染叶” （RenderLeaf）的列 表。

 osgUtil::RenderLeaf：状态树的叶节点（渲染叶），负责管理和绘制场景树末端的一个几 何体（Drawable）对象。

 osgUtil::RenderStage：渲染树的根节点（渲染台），负责管理默认渲染顺序的所有末端 StateGraph 节点（附带“渲染叶”），并保存了“前序渲染” （pre-render）和“后序渲染” （post-render） 的渲染台指针的列表。

 osgUtil::RenderBin：渲染树的分枝节点（渲染元），负责管理自定义渲染顺序的末端 StateGraph 节点（附带“渲染叶”）；渲染树的根节点和分枝节点多只能有“RenderBin” 和“DepthSortedBin”两类子节点，但可以根据不同的渲染顺序号衍生出多个子节点，它们 在渲染时将按照顺序号升序的次序执行绘制。

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