OSG原创教程：最长的一帧（17）

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当前位置：osgViewer/Renderer.cpp第596行，osgViewer::Renderer::cull()
在了解摄像机渲染器如何进行场景筛选之前，我们先来了解一下什么是渲染器，以及osgViewer::Renderer类与摄像机和场景的关系。

osgViewer::Renderer为摄像机渲染场景的工作提供了一个公有接口。当我们向视景器（Viewer）添加一个新的摄像机（Camera）时，一个与摄像机相关联的渲染器（Renderer）也会被自动创建。而当我们准备渲染场景时，与特定图形设备（GraphicsContext）相关联的摄像机也会自动调用其渲染器的相应函数，执行场景筛选与绘制等工作。

获取摄像机附带渲染器的代码为：

1. osgViewer::Renderer* renderer = dynamic_cast<osgViewer::Renderer*>(camera->getRenderer());

复制代码

注意这里我们用了dynamic_cast动态类型转换，因为Camera::getRenderer函数返回的是osg::GraphicsOperation的指针。之所以没有直接返回Renderer指针，其原因是Renderer类属于osgViewer命名空间，因而依赖于Camera所属的osg命名空间，不能直接用于Camera的成员函数。

这里还将涉及到一个新的概念：场景视图，也就是osgUtil::SceneView类，在OSG早期版本中这个类时常需要由用户调用来完成各类功能；但是自从2.x版本发布之后，这个类开始退居幕后，仅仅由OSG系统内部加以调用，而负责调用场景视图（SceneView）各种功能的，就是新增加的这个渲染器（Renderer）了。

每个渲染器当中都会自动创建两个SceneView对象（Renderer::_sceneView[2]），从而实现了渲染后台双缓存的支持，不过SingleThreaded和CullDrawThreadPerContext环境下只使用到第一个场景视图（SceneView）。

那么我们首先看一下Renderer::cull函数主要都完成了什么工作：

1、首先从_availableQueue队列中获取一个可用的场景视图（SceneView）。这个队列中通常会保存有两个SceneView对象，以实现我们刚刚提到的渲染后台双缓存支持。

2、执行Renderer::updateSceneView函数，更新这个场景视图的全局渲染状态（根据场景主摄像机的StateSet渲染状态集，更新成员变量SceneView::_globalStateSet），状态量（osg::State），显示设置（osg:: DisplaySettings）。

这里的全局渲染状态_globalStateSet，将在后文中我们介绍渲染状态树时发挥它的作用，现在还是先把它放到“悬疑列表”当中吧。

此外这里还涉及到一个OSG内部经常使用的类，osg::State。简单来说，这个类是OpenGL状态机在OSG中的具体实现。它封装了几乎所有的OpenGL状态量，属性参数，以及顶点数组的设置值。我们编程时常见的对StateSet，Geometry等类的操作，实质上最终都交由State类来保存和执行。它提供了对OpenGL状态堆栈的处理机制（因此我们不必像OpenGL开发者那样反复考虑堆栈处理的问题），对即将进入渲染管线的数据进行优化（执行渲染状数据的排序，减少OpenGL状态的变化频率），同时还允许用户直接查询各种OpenGL状态的当前值（直接执行State::captureCurrentState，而不必再使用glGet*系列函数）。

3、更新场景视图（SceneView）的融合距离（Fusion Distance）和筛选设置（CullSettings）。所谓融合距离，指得是双眼所在平面到视线汇聚点的距离，可以通过View::setFusionDistance函数传递给SceneView，通常应用于立体显示的场合。

4、执行SceneView::cull函数，这才是真正的场景筛选（裁减）工作的所在！

5、记录场景筛选所耗费的时间，并保存到统计器（osg::Stats）中。

6、最后，将这个渲染视图添加到绘制队列_drawQueue中。这个队列中保存的对象将在场景绘制时用到。

可以看出，如果要深入学习场景筛选的具体流程，我们下一步探索的重点应该是SceneView::cull的执行过程，这里还将涉及有关StateGraph，RenderLeaf，RenderStage和RenderBin的相关内容，以及场景渲染后台的状态树和渲染树的工作原理。不过在这之前，我们有必要先了解一下renderingTraversals函数中所述的另一个重要步骤，即执行图形设备的GraphicsContext::runOperations函数，以完成场景的绘制工作。这将有助于后面我们对SceneView的深入学习。

当前位置：osg/GraphicsContext.cpp第675行，osg::GraphicsContext::runOperations()
这个函数的执行过程如下：

• 1、获取场景中所有注册的摄像机（包括主摄像机和从摄像机组），对它们执行排序，排序的原则根据摄像机的渲染顺序而定，可以通过Camera::setRenderOrder进行设置。设置为PRE_RENDER级别的摄像机排序在最前，而POST_RENDER级别的摄像机排序在最后；同一级别的摄像机根据setRenderOrder函数中传入的整数设置先后顺序，排序数较小的摄像机在前。
• 2、依次遍历排序过的各个摄像机，执行其渲染器Renderer的operator()操作，它有一个传入参数，即当前的GraphicsContext图形设备。这个重载的操作符实质上执行了场景在该图形设备中的绘制工作，因此前面的排序工作将决定哪个摄像机的内容先被绘制出来。
• 3、遍历GraphicsContext::_operations队列中的各个Operation对象，执行其operator()操作。这里的osg::Operation类已经在之前的文字中被提及多次，我们可以重写自己的Operation派生对象，并通过GraphicsContext::add将其添加到图形设备的执行队列中，从而实现自己定义的OpenGL绘图功能（由于在执行runOperations函数之前已经执行了图形设备的makeCurrent函数，因此这里不必考虑渲染上下文的设置问题）。
  

Renderer类成员函数operator()的工作仅仅是判断是否使用图形线程来执行场景的筛选（根据Renderer::_graphicsThreadDoesCull变量的值）。对于单线程模型（SingleThreaded）来说，它将转向到Renderer::draw函数，因为场景筛选的工作已经由前面的代码完成了；对于线程模型（CullDrawThreadPerContext）来说，它将转向Renderer::cull_draw函数；而对于另外两种线程模型而言，DrawThreadPerContext同样使用Renderer::cull和Renderer::draw来执行场景筛选与绘制的工作，而CullThreadPerCameraDrawThreadPerContext则为每个摄像机创建线程来完成筛选工作，场景的绘制仍然由下文将要叙述的Renderer::draw来完成。

解读成果：
Renderer::cull，GraphicsContext::runOperations。

悬疑列表：
什么是“渲染目标实现方式”？如何使用compileGLObjects完成预编译工作？Operation对象在线程中的应用时机是什么？全局渲染状态_globalStateSet有什么作用？

feiyanddy

楼主辛苦了！

shengrendan2

张辉到此一游！
shengrendan2到此一游！

forest37

“每个渲染器当中都会自动创建两个SceneView对象（Renderer::_sceneView[2]），从而实现了渲染后台双缓存的支持，不过SingleThreaded和CullDrawThreadPerContext环境下只使用到第一个场景视图（SceneView）。”？？
那么SingleThreaded和CullDrawThreadPerContext环境下还支持双缓存不？

forest37

“对于单线程模型（SingleThreaded）来说，它将转向到Renderer::draw函数”？？
应当是cull_draw()吧

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这里的视图双缓存不是您所想的显示双缓存。由于多线程渲染时可能存在上一帧的DRAW工作与下一帧的CULL冲突的问题，因此使用两个初始内容一致的场景视图（SceneView），每次需要开始CULL/DRAW时，取出一个sceneView对象并用来处理场景；下一帧则取出另一个，以保证当前正在绘制过程中的sceneView不会被重写。这与屏幕双缓存的实现机理实质上是相同的，不过在《最长的一帧》中我没有细讲。（不可能什么都细讲地~~）

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原帖由 forest37 于 2008-11-28 17:23 发表
“对于单线程模型（SingleThreaded）来说，它将转向到Renderer::draw函数”？？
应当是cull_draw()吧

我看了一下，应该是draw。我相信您是仔细地阅读了ViewerBase::startThreading的源代码后给出的答案。的确，其中有这样的段落：

1. bool graphicsThreadsDoesCull = _threadingModel == CullDrawThreadPerContext || _threadingModel==SingleThreaded;

复制代码

graphicsThreadsDoesCull变量为true时将设置使用cull_draw函数，不过问题是在此之前：

1. switch(_threadingModel)
   
2.     {
   
3.         case(SingleThreaded):
   
4.             numThreadsOnStartBarrier = 1;
   
5.             numThreadsOnEndBarrier = 1;
   
6.             return;

复制代码

单线程模式已经返回了，所以执行不到那里~~

forest37

单线程下的确没有执行：bool graphicsThreadsDoesCull = _threadingModel == CullDrawThreadPerContext || _threadingModel==SingleThreaded;

不过在render的构造函数时默认的将此变量设置为true了吧 _graphicsThreadDoesCull(true)

forest37

你还在线？！！！

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原帖由 forest37 于 2008-11-29 01:11 发表
单线程下的确没有执行：bool graphicsThreadsDoesCull = _threadingModel == CullDrawThreadPerContext || _threadingModel==SingleThreaded;

不过在render的构造函数时默认的将此变量设置为true了吧 _graphicsTh ...

似乎的确是这样，嗯，谢谢。还好应该对大家的理解影响不大。