3.批量绘制
在DirectX 9中,对渲染状态的管理一直是一个十分消耗CPU时间的操作。所谓渲染状态,是指显卡进行一次绘制操作时所需要设置的各种数据和参数。例如,要绘制一个人物角色,就需要先设置他的几何模型数据的数据格式、纹理过滤模式、半透明混合模式等等——每设置一项,都要调用一次DirectX API,占用大量CPU时间,极大的约束了渲染的性能。
为了使这些操作能够批量的进行,DirectX 10中引入了两个新的结构——状态对象(state object)和常量缓冲(constant buffers)。
状态对象就是将以前的零散状态按照功能归结为几个整体,这样,当要设置一系列相关状态时,无需为每一个状态来调用一次DirectX API,只需要调用一次将这些状态统统设置到显卡中去。
而常量缓冲是另一个十分有意义的机制。在绘制模型前的准备工作中,渲染状态的设置只是一小部分。还是拿绘制人物角色来说,能照亮这个人的光源的颜色、位置、类型、范围等等,都要提前设给显卡;为了通过骨骼来带动他的皮肤做出姿势,还要设置骨骼的位置信息等等——总之是很多东西;而这些东西主要都是通过GPU中的常量寄存器(constant registers)来传递给它的。每个常量寄存器可以存储一个4维的浮点型向量(即四个浮点数)。常量寄存器是游戏程序向GPU输入游戏场景中数据的重要途径。在DirectX 9中,这种常量寄存器的数量是十分有限的,这在下文中的对比图表中我们也可以看到;而且每次更新一个寄存器,都需要调用一次DirectX API函数。而DirectX 10中,使用了常量缓冲(constant buffer)这种结构;在每个constant buffer中都可以容纳4096个常量,而且只需调用一次API就可以更新一大批常量。

采用constant buffer绘制的大量克隆物体
图片来源:Microsoft DirectX 10 SDK
举一个具体些的例子来对比一下:在以前,如果程序中想在场景里画很多的树木和杂草,可以采用一个类似于“克隆”的方法:先做好一棵或几棵树、草的三维模型,然后在画一帧画面时,不停的在不同的位置、方向,用不同的大小为参数,调用DirectX API的绘制函数来画这些模型,就可以画出很多草木来;但是每画一棵,都要设置一大堆参数后调用一次API;这是很耗CPU时间的,所以在以前的游戏中很难有大规模且细节丰富的森林场景。
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