材質(zhì)，這個(gè)詞有各行各業(yè)都有自己的解釋。
美工把物體貼圖和物體顏色，高光等統(tǒng)稱為材質(zhì)。D3D和OPENGL這樣的圖形接口則把物體表面貼圖單獨(dú)叫做紋理，而把漫反射，高光等叫做材質(zhì)。
而在游戲引擎或圖形引擎中提到的材質(zhì)，則與此不同。 引擎中提到的材質(zhì)不僅上面的的內(nèi)容。 引擎中所謂的材質(zhì)，是指物體在渲染時(shí)一系列的狀態(tài)控制。 如，ALPHA混合開(kāi)關(guān)以及ALPHA混合因子、紋理過(guò)慮方式，紋理通道狀態(tài)、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(shù)由glEnable所控制。
我們所提到的材質(zhì)系統(tǒng)，則是以此為基礎(chǔ)展開(kāi)的。 上面提到的這些因子，組成了我們的材質(zhì)。 也是我們?cè)阡秩疽粋€(gè)物體的時(shí)候，提交到設(shè)備的狀態(tài)控制值。 一個(gè)物體的一次渲染，我們稱作一個(gè)PASS。于是我們順其自然地將這個(gè)渲染時(shí)的材質(zhì)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(nèi)容
};
class CPass
{
CColor mAmbient;
CColor mDiffuse;
....更多內(nèi)容
bool mAlphaEnable;
int mScrBlend;
int mDstBlend;
int mCullMode;
TextureState[4] mTextureStates;
...更多內(nèi)容
};
當(dāng)我們渲染一個(gè)物體的時(shí)候，只需要將這個(gè)類里面的狀態(tài)應(yīng)用到設(shè)備，即可完成對(duì)物體的繪制。
材質(zhì)系統(tǒng)的基本內(nèi)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這樣的圖形接口每設(shè)置一次GPU狀態(tài)的時(shí)候，都會(huì)有一定的開(kāi)銷（通過(guò)查看相關(guān)文檔可以看到某些函數(shù)的具體開(kāi)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(kāi)銷。
很自然地，我們會(huì)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件狀態(tài)，在設(shè)置下一個(gè)的時(shí)候，先判斷當(dāng)前硬件狀態(tài)是否相同，如果相同。則不用再設(shè)置。 雖然某些圖形接口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(lái)講，外部判斷比讓其內(nèi)部判斷效率更佳。需要注意的是，由于我們?cè)谧约旱某绦蚶镒隽讼嗤袛唷Ｒ虼耍?dāng)有另一個(gè)程序也修改設(shè)備狀態(tài)的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生意想不到的效果。所以，我們應(yīng)該適當(dāng)?shù)牟樵円幌略O(shè)備狀態(tài)，并更新自己的狀態(tài)記錄表。至于這個(gè)查詢間隔，就要根據(jù)自己的實(shí)際情況來(lái)測(cè)試了。
通過(guò)記錄狀態(tài)的方法來(lái)提升的效率是很不明顯的，因此，我們需要對(duì)材質(zhì)進(jìn)行排序，至于怎么排序，這算法上的問(wèn)題，在此先不作過(guò)多解釋。 總之，我們將相似的材質(zhì)排在一起。由于材質(zhì)很相似，繪完一個(gè)再繪下一個(gè)的時(shí)候，減少了切換，從而大大提升了效率。
既然已經(jīng)是涉及到設(shè)備了，我們總得考慮一下設(shè)備問(wèn)題。 如果設(shè)備不支持我們當(dāng)前給定的材質(zhì)狀態(tài)，怎么辦？ 返回FALSE不渲染。還是讓程序DOWN掉？ 對(duì)于一些重要的性能，設(shè)備不支持讓程序DOWN掉是最好的做法，但是，對(duì)于像紋理混合通道不足的情況，讓其DOWN掉就顯得劃不來(lái)了。畢竟我們?cè)O(shè)計(jì)的游戲程序是想讓更多的玩家能玩不是？ 這樣就會(huì)涉及到PASS的拆分問(wèn)題。
對(duì)于PASS的拆分，OGRE已經(jīng)做得很好了。根據(jù)用戶的設(shè)備性能，如果不滿足，就一直拆分，拆到用戶滿足為止，最后讓一個(gè)物體渲染多次，來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)紋理通道混合的效果。 而多PASS則是在渲染的時(shí)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(duì)于多PASS的設(shè)計(jì)，我們可以參考OGRE的材質(zhì)方法或是D3DX的效果框架。我們把完成一個(gè)最終效果的方案稱作一個(gè)渲染技術(shù) Technique ，一個(gè)技術(shù)可由多個(gè)Pass來(lái)完成。
class Technique
{
...更多內(nèi)容
vector<CPass*> mPasses;
};
這樣就滿足了我們的需求。 對(duì)于同一種效果，我們可以提供多種Technique供程序選擇。 而這個(gè)選擇的條件則可以是根據(jù)硬件性能，或是玩家手動(dòng)選擇的配置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
最后結(jié)構(gòu)如下：
class CMaterial
{
public:
...更多內(nèi)容
vector<CTechnique*> mRenderTechs
};
亂七八糟地說(shuō)了一通，希望沒(méi)暈死人！！！