多个渲染系统

Posted 2023-02-22

【中文标题】多个渲染系统

【英文标题】：Multiple render systems

【发布时间】：2012-02-11 05:51:50

【问题描述】：

在不久的将来，我将开始开发游戏引擎。我想要包含的一项功能是拥有，例如 directx 9/10/11 和 OpenGL。这样一来，使用该引擎的游戏将能够支持更多玩家，因为如果一个渲染系统不起作用，它将恢复到另一个渲染系统。

所以我的问题是，我该怎么做呢？我研究了一下，发现 Ogre3D 使用了类似的东西，但我不知道他们是如何做到的。我基本上希望能够插入不同的渲染系统并使用相同的代码来运行它。

【问题讨论】：

很简单：它们抽象了渲染部分。

完成一个怎么样，然后你就会知道需要什么？

是的，这就是我要找的东西：抽象接口。所以我会实现一个单一的接口，它可以加载一个包含函数调用的库，这些函数调用根据渲染系统的不同而不同？

【参考方案1】：

利用 C++ 接口的强大功能！

创建一个定义渲染系统接口的抽象

class Renderer

 //...
    virtual void DrawRect(Color c, Vector2 Pos) = 0;
 //...

然后在每个渲染系统中实现它：

class D3DRenderer : Renderer

    void DrawRect(Color c, Vector2 Pos);

这种方法快速、简单、高效，这也是许多游戏引擎使用它的原因。 应该注意的是，在构建这样的东西（即使是像行主矩阵和列主矩阵这样的小东西）时，它确实需要了解某些 API 限制。

【参考方案2】：

您可以创建一个接口类，允许您进一步扩展您希望扩展到的 API。

我过去曾这样做来创建 DirectX9\11 渲染器，我希望尽快将其扩展到 OpenGL。这项任务有很多确定性，但很容易解释它的基本工作。不幸的是，我参与的项目是封闭源代码，所以如果您对此有任何疑问，请随时提出。

首先，您需要创建一个单独的项目以用作 .lib/.dll，我将其命名为“RenderInterface”。这将包含 VertexBuffer、IndexBuffer、Shader 的基本接口，最重要的是 IRenderInterface 和 IRenderUtility，它们在以后的实现中可能包含诸如 ID3D11DeviceContext 和 ID3D11Device 之类的项目。

我在“RenderInterface”项目中最重要的两个项目是 IRenderInterface 和 IRenderUtility。这里的想法是让 IRenderInterface 完成繁重的工作，例如创建渲染目标、呈现和初始化 API。 IRenderUtility 将做更多常见的事情，例如创建顶点/索引缓冲区、创建着色器和渲染。我在初始化和渲染时更频繁地传递 IRenderUtility，而很少传递 IRenderInterface。这是为了防止用户在不需要的时候进行误操作。该项目还将包括一些将在整个代码库中使用的常见结构\枚举。

然后我创建另一个项目，例如 D3D11RenderInterface。这个 D3D11RenderInterface 将有 IRenderInterface、IRenderUtlity、IVertexShader、IVertexBuffer 等的实现。

一个过于简单的例子是

class IRenderUtility

public:
    virtual void Draw(unsigned int vertexCount, unsigned int vertexStartOffset) = 0;
;

class D3D11RenderUtility : public IRenderUtility

protected:
    ID3D11DeviceContext *mD3D11DeviceContext;
public:
    void Draw(unsigned int vertexCount, unsigned int vertexStartOffset)
    
        mD3D11DeviceContext->Draw(vertexCount, vertexStartOffset);
    ;
;

这通过在调用 IRenderUtility::Draw 之前通过调用 IRenderUtility 设置 VertexBuffer 和 IVertexBuffer 来实现。

然后，在你的应用程序中将只需要加载 RenderInterface 项目，以及 api 实现。还有其他方法可以做到这一点，例如在整个代码库中使用#define'ing 代码，但是 imo，这只是混乱。

【讨论】：

谢谢。这种方法很有意义。问题是，我对 DirectX 及其提供的功能知之甚少，所以我不知道我可以使用哪些“功能”。我只需要阅读一下。

设计理念是在抽象层上，它独立于 API（比如 DirectX 或 OpenGL）有什么。

【参考方案3】：

首先，我认为同时实现 OpenGL 和 DirectX 后端是不值得的。您只需通过不同的 API 使用相同的硬件。我会选择 OpenGL，因为它是一个开放标准，并且支持更多操作系统 - 包括支持 DirectX 的 Windows。

其次，您应该了解 OpenGL（或 DirectX）版本之间的差异。通常，新版本会添加新功能并弃用一些旧功能 - 但这些功能仍然可用。很少有旧功能实际上被放弃，例如DirectX 10 中的固定功能管道已经完成。这是我建议宁愿使用 OpenGL 的另一个原因 - 它更向后兼容，您可以更轻松地支持多个版本。

支持较新的 OpenGL 版本通常意味着您正在使用旧版本中没有的新功能。为了与旧版本保持兼容，您基本上有两种选择：

使用旧版本中不可用的 OpenGL 功能为您的应用程序部分提供两种实现。然后，您必须为仅使用旧版本中可用的 OpenGL 功能的功能编写替代实现。 如果功能不可用，请禁用使用新 OpenGL 功能的功能。这通常意味着某些效果在 OpenGL 版本不支持时不会渲染。这不是渲染引擎所需功能的选项，而不仅仅是“看起来更好”。

如果您想同时支持 DirectX 和 OpenGL，您必须为您的渲染子系统提供一个完整的抽象接口，并且可能需要三个实现 - DirectX 9、DirectX 10 / 11 和 OpenGL。如前所述，您可以在实现中补偿向后兼容的 API 更新。

【讨论】：

好的。忘掉OpenGL吧。我仍然想实现几个版本的 directx 来支持旧硬件。

正如我所说，您必须编写一个 DirectX 9 和一个 DirectX 10 / 11 实现；您可能可以在它们之间共享一些代码。重要的是，一种实现与 DX9 相关联，另一种与 DX10/11 相关。

我完全同意flyx，而且我遇到的只有少数电脑DX渲染速度胜过OpenGL渲染速度，而且这些电脑是10-15岁，过时的图形驱动程序等等。更不用说你不能在 DirectX 上做你可以在 OpenGL 上做的所有事情：***.com/questions/8764013/…，最终你会为 0.1% 的新用户浪费 10 倍以上的时间......所以，如果你想要那些 0.1%用户自己，准备好他们以 1-5 fps 运行您的游戏。

【参考方案4】：

使用预处理器

对此的一种解决方案是使用预处理器。

#ifdef DIRECT_X
// something for DX
#else
// something for OpenGL etc.
#endif

SDL 等库也使用此方法。如果您想使用渲染系统，只需#define 即可。此外，由于跨平台兼容性，您可能需要使用特定于平台的宏。见this。

使用单独的翻译单元

更好的方法是将平台特定的方法放入单独的翻译单元中。这将使代码更清晰、更易读，并且更易于开发和维护。

例如：

class Rectangle

     public:
         void draw(int,int,int,int);
;

rectangle_dx_9.cpp：

#include "rectangle.hpp"
void
Rectangle ::
draw(int upper_left_corner_x, int upper_left_corner_y,
            unsigned int length, unsigned int width)

// Direct X 9 specific code here.

rectangle_open_gl.cpp：

#include "rectangle.hpp"
void
Rectangle ::
draw(int upper_left_corner_x, int upper_left_corner_y,
            unsigned int length, unsigned int width)

// OpenGL specific code here.

等等

现在您所要做的就是，对于 Direct X 9，将构建过程配置为使用 rectangle_dx_9.cpp，而对于 OpenGL，使用 rectangle_open_gl.cpp。

【讨论】：

我想要一个不依赖游戏引擎本身代码的插件式系统。所以就像其他人说的，可以调用不同渲染系统的抽象接口。