文档简介：
提高3D图形程序的性能是个很大的课题。图形程序的优化大致可以分成两大任务，一是要有好的场景管理程序，能快速剔除不可见多边形，并根据对象距相机远近选择合适的细节（LOD）；二是要有好的渲染程序，能快速渲染送入渲染管线的可见多边形。
我们知道，使用OpenGL或Direct3D渲染图形时，首先要设置渲染状态，渲染状态用于控制渲染器的渲染行为。应用程序可以通过改变渲染状态来控制OpenGL或Direct3D的渲染行为。比如设置Vertex/Fragment Program、绑定纹理、打开深度测试、设置雾效等。
改变渲染状态对于显卡而言是比较耗时的操作，而如果能合理管理渲染状态，避免多余的状态切换，将明显提升图形程序性能。这篇文章将讨论渲染状态的管理。
文档目录：
基本思想
实际问题
渲染脚本
文档内容：
基本思想 我们考虑一个典型的游戏场景，包含人、动物、植物、建筑、交通工具、武器等。稍微分析一下就会发现，实际上场景里很多对象的渲染状态是一样的，比如所有的人和动物的渲染状态一般都一样，所有的植物渲染状态也一样，同样建筑、交通工具、武器也是如此。我们可以把具有相同的渲染状态的对象归为一组，然后分组渲染，对每组对象只需要在渲染前设置一次渲染状态，并且还可以保存当前的渲染状态，设置渲染状态时只需改变和当前状态不一样的状态。这样可以大大减少多余的状态切换。下面的代码段演示了这种方法：
// 渲染状态组链表，由场景管理程序填充
RenderStateGroupList groupList;
// 当前渲染状态
RenderState curState;
……
// 遍历链表中的每个组
RenderStateGroup *group = groupList.GetFirst();
while ( group != NULL )
{
// 设置该组的渲染状态
RenderState *state = group->GetRenderState();
state->ApplyRenderState( curState );
// 该渲染状态组的对象链表
RenderableObjectList *objList = group->GetRenderableObjectList();
// 遍历对象链表的每个对象
RenderableObject *obj = objList->GetFirst();
while ( obj != NULL )
{
// 渲染对象
obj->Render();
obj = objList->GetNext();
}
group = groupList.GetNext();
}
其中RenderState类的ApplyRenderState方法形如：
void RenderState::ApplyRenderState( RenderState &curState )
{
// 深度测试
if ( depthTest != curState.depthTest )
{
SetDepthTest( depthTest );
curState.depthTest = depthTest;
}
// Alpha测试
if ( alphaTest != curState.alphaTest )
{
SetAlphaTest( alphaTest );
curState.alphaTest = alphaTest;
}
// 其它渲染状态
……
}
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这些分组的渲染状态一般被称为Material或Shader。这里Material不同于OpenGL和Direct3D里面用于光照的材质，Shader也不同于OpenGL里面的Vertex/Fragment Program和Direct3D里面的Vertex/Pixel Shader。而是指封装了的显卡渲染图形需要的状态（也包括了OpenGL和Direct3D原来的Material和Shader）。 从字面上看，Material（材质）更侧重于对象表面外观属性的描述，而Shader（这个词实在不好用中文表示）则有用程序控制对象表面外观的含义。由于显卡可编程管线的引入，渲染状态中包含了Vertex/Fragment Program，这些小程序可以控制物体的渲染，所以我觉得将封装的渲染状态称为Shader更合适。这篇文章也将称之为Shader。 上面的代码段只是简单的演示了渲染状态管理的基本思路，实际上渲染状态的管理需要考虑很多问题。
渲染状态管理的问题 消耗时间问题 改变渲染状态时，不同的状态消耗的时间并不一样，甚至在不同条件下改变渲染状态消耗的时间也不一样。比如绑定纹理是一个很耗时的操作，而当纹理已经在显卡的纹理缓存中时，速度就会非常快。而且随着硬件和软件的发展，一些很耗时的渲染状态的消耗时间可能会有减少。因此并没有一个准确的消耗时间的数据。
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