Cocos2d-x 學習筆記(25) 渲染 繪製 Render
- 2019 年 10 月 23 日
- 筆記
1. 從程式入口到渲染方法
一個Cocos2d-x項目流程中，在每一幀進行一次渲染，渲染的時機是在調度器update方法執行之後。所渲染的是當前的場景_runningScene，當前場景執行Scene::render()方法進行渲染。
在場景的渲染方法Scene::render()中，對UI樹進行中序遍歷，遍歷到的元素執行其draw方法。對於Sprite，其draw方法是主要語句：
_trianglesCommand.init(_globalZOrder, _texture, getGLProgramState(), _blendFunc, _polyInfo.triangles, transform, flags); renderer->addCommand(&_trianglesCommand);
Sprite有成員變數TrianglesCommand _trianglesCommand，這是該Sprite的渲染命令。渲染命令在初始化後被添加到對應的渲染隊列中。最後執行Renderer::render()方法。
從程式入口到Renderer::render()方法與渲染相關流程如下：
2. Renderer::render()
Node的draw方法只是將該Node的渲染命令加入到隊列中，渲染的執行由Renderer::render()方法進行。
Renderer類有兩個重要成員變數，也是兩個容器：
std::stack<int> _commandGroupStack; std::vector<RenderQueue> _renderGroups;
_commandGroupStack是存儲ID的棧。
_renderGroups是存儲RenderQueue的容器，RenderQueue類實質是一個存儲了5種渲染命令的容器：
std::vector<RenderCommand*> _commands[QUEUE_COUNT];
該容器是渲染命令的隊列，隊列里的命令分為5類分別存儲，每類代表不同的含義：
enum QUEUE_GROUP { /**Objects with globalZ smaller than 0.*/ GLOBALZ_NEG = 0, /**Opaque 3D objects with 0 globalZ.*/ OPAQUE_3D = 1, /**Transparent 3D objects with 0 globalZ.*/ TRANSPARENT_3D = 2, /**2D objects with 0 globalZ.*/ GLOBALZ_ZERO = 3, /**Objects with globalZ bigger than 0.*/ GLOBALZ_POS = 4, QUEUE_COUNT = 5, };
Renderer::render()方法的執行需要渲染命令中的一些數據，對於Sprite，它的渲染命令是TrianglesCommand。
RenderCommand是TrianglesCommand的父類。RenderCommand有成員變數枚舉Type，其定義如下：
enum class Type { /** Reserved type.*/ UNKNOWN_COMMAND, /** Quad command, used for draw quad.*/ QUAD_COMMAND, /**Custom command, used for calling callback for rendering.*/ CUSTOM_COMMAND, /**Batch command, used for draw batches in texture atlas.*/ BATCH_COMMAND, /**Group command, which can group command in a tree hierarchy.*/ GROUP_COMMAND, /**Mesh command, used to draw 3D meshes.*/ MESH_COMMAND, /**Primitive command, used to draw primitives such as lines, points and triangles.*/ PRIMITIVE_COMMAND, /**Triangles command, used to draw triangles.*/ TRIANGLES_COMMAND };
TrianglesCommand的Type值是TRIANGLES_COMMAND。
在Sprite的draw方法中，TrianglesCommand類型的渲染命令通過init方法初始化。
該init方法首先調用父類RenderCommand的init方法設置3個變數：globalOrder, mv, flags。
之後將參數triangles賦給成員_triangles，這是一個結構體，其組成如下：
struct Triangles { /**Vertex data pointer.*/ V3F_C4B_T2F* verts; /**Index data pointer.*/ unsigned short* indices; /**The number of vertices.*/ int vertCount; /**The number of indices.*/ int indexCount; };
包括所有頂點數據容器、索引數據容器、頂點個數、索引個數。頂點數據使用V3F_C4B_T2F結構體存儲。
接下來設置矩陣_mv、_textureID 、_blendType、_glProgramState。這裡的_textureID是由參數紋理執行getName方法得到的。
init方法最後執行generateMaterialID()方法生成材質ID。該方法是通過四個變數_textureID、_blendType.src、_blendType.dst、_glProgramState，計算哈希值作為材質ID（變數_materialID）。也就是說，當兩個渲染命令的四個變數完全一致時，兩個渲染命令（兩個Sprite）的材質才算是相同的。
Renderer::render()內的執行流程大致如下：
Renderer::render()方法對_renderGroups里的每個渲染隊列執行sort方法排序，對每個隊列中的TRANSPARENT_3D類型的渲染命令按Depth從小到大進行排序，對GZOrder小於0的渲染命令、GZOrder大於0的渲染命令按ZOrder從小到大進行排序。此時沒有對GZOrder等於0的渲染命令排序，因為這些渲染命令的添加是按照所屬的Node的LocalZOrder順序添加的，即已經排好序，無需再次排序。
排序後執行visitRenderQueue(_renderGroups[0])，該方法是按隊列里命令分類的順序，依次對每個分類的每個命令執行processRenderCommand方法。
processRenderCommand方法里會對參數命令的Type進行判斷。對於Sprite的TrianglesCommand命令，當VBO的buffer已滿時，會觸發drawBatchedTriangles方法；當沒滿時，命令會存入到Renderer容器vector<TrianglesCommand*> _queuedTriangleCommands中。
剛才講到visitRenderQueue()方法對隊列里的每個命令執行processRenderCommand()方法，主要是遍歷隊列內的每個分類，把命令加到容器中。在當前分類的命令都被遍歷之後，執行flush()方法，該方法主要是調用了drawBatchedTriangles()方法。
drawBatchedTriangles()方法對存儲命令的容器進行遍歷，對每個命令的操作可分為四個步驟：
裝載
每個命令執行fillVerticesAndIndices方法，填充Renderer的頂點容器_verts和索引容器_indices，具體做法是：將命令的頂點坐標轉為該頂點的世界坐標，再存入到_verts中，再將命令的索引存入到_indices中，最後修改（增加）_filledVertex和_filledIndex的值。
接下來，判斷批量渲染的條件是否成立，主要是比較當前命令材質ID和上個命令材質ID。如果可以進行批量繪製，把當前命令的資訊加入到容器數組_triBatchesToDraw[]中，下標為上次操作的容器下標。該容器大致介紹如下：
TriBatchToDraw* _triBatchesToDraw; // Internal structure that has the information for the batches struct TriBatchToDraw { TrianglesCommand* cmd; // needed for the Material GLsizei indicesToDraw; GLsizei offset; };
如果該命令不能進行批量繪製，則讓容器數組下標加1，新容器存儲當前命令的資訊。
頂點和索引複製到GL快取
很簡單。_verts和_indices內的數據被複制到GL對象的快取里。
繪製
繪製的參數是裝載步驟時的TriBatchToDraw內的資訊。每個TriBatchToDraw進行一次繪製，也導致了每次繪製時DrawCall的值加1。
清理
很簡單，就不介紹了。
以上就是渲染的全流程解析。可以總結出，渲染是在每幀結束前進行的；渲染之前是把每幀的所有元素的繪製用命令統一進行存儲，在渲染時讀取這些命令，進行繪製；渲染時還會進行批量繪製的判斷，這能有效降低DrawCall值。
有關降低DrawCall值的學習在這篇文章里：Cocos2d-x 學習筆記(26) 從源碼學習 DrawCall 的降低方法
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