2、cocos2d-x学习笔记——渲染概览

渲染是一个游戏的重要组成部分，给与玩家最直接的体验。渲染做的好，游戏不仅要华丽，还要运行流畅。接下来，我们来看看cocos2d-x的渲染方式。这里只解析渲染流程，不解析优化。

大家都知道，cocos2d-x底层渲染是用的OpenGL ES 2.0，所以在了解Node的渲染之前要先了解一下OpenGL ES的渲染流程。

在游戏中的点，要先将点的坐标转化为世界坐标，再将世界坐标转化为眼睛坐标（观察体上面的坐标），然后将眼睛坐标转化到规范化观察体上面的坐标，最后将规范化观察体上面坐标转化为裁剪坐标。

首先要介绍一下观察体，也就是需要显示的物体的范围所形成的一个立方体。主要有两种观察体，一种是正投影观察体，还有一种是棱台观察体。正投影观察体是一个正方体，里面的点都是平行投影到裁剪坐标系。棱台观察体，模仿人眼观察物体，只是截取后面的棱台。棱台观察体可以经过矩阵变换为正投影观察体。观察体是有边界的。

OpenGL ES的常用规范化观察体坐标系的x、y、z的取值范围为-1到1，通过矩阵变换将观察体上面的点变换到规范化观察体上面，最后投影到裁剪坐标上面。

顶点着色器的输出坐标时标准化标准化观察体上面的坐标。上面的变换只是顶点着色器的简单应用，它还可以用于执行其他的自定义计算（如照明、顶点蒙皮等等）。接下来，对顶点做色器输出的顶点进行图元装配，将定点着色器的输出顶点按设定的图元类型进行绘制。图元类型有点、直线和三角形。然后对超出部分进行裁剪、透视分割，最后进行视口变换。

接着进行光栅化，取得所有图元，并为所有图元生成对应的片段即点。然后将所有点提交给片段着色器，经过片段着色器的处理后输出所有片段的颜色值，最后就是片段操作，有裁剪区域测试，模板深度测试，深度缓冲区测试，多重采样，混合，抖动。

以上简单的介绍了一下OpenGL ES 的渲染流程（如果你想了解的更清楚可以购买《OpenGL ES 2.0 编程指南》这本书），cocos2d-x是在Open GL ES 的基础上进行包装的，肯定也少不了上述流程。那么，现在，我们一起来看看它是如何实现渲染的。

在渲染开始之前，要做好渲染准备，首先创建GLView，也就是用于渲染的窗口，除了苹果要在CAEAGLLayer的基础上面创建外，其他的可以通过EGL创建窗口。创建完之后，将GLView交给Director管理，来看看setOpenGLView函数这个函数做了什么。它输出了GPU的支持信息；在setGLDefaultValues函数里面开启像素颜色混合（像素颜色混合：有使透明像素有透明效果等效果，关闭后透明像素没有透明效果），关闭了深度测试（深度测试：使前面的物体对后面的图元有遮挡效果。关闭后,后绘制的图元先显示），接着在setProjection函数里面设置了viewprot（视口的位置，大小）的值，还设置了眼睛到规范化观察体的转换矩阵，并将其压入MATRIX_STACK_PROJECTION栈中，设置了点坐标到眼睛坐标的转化矩阵，并将其压入MATRIX_STACK_MODELVIEW栈中；接着在initGLView函数里面设置了VBO（vertex buffer object，顶点缓冲区对象，在图形内存中缓存定点数据，减少CPU和GPU之间复制的数据量，获得更好的性能）VAO（vectex array object顶点数组对象，仅在mac或者iphone上调用，保存顶点缓冲区所有绑定和启用的客户顶点状态）；最后初始化了FBO（frame buffer object，帧缓冲区对象，缓存一组颜色、深度、模板、纹理和渲染目标，用于性能优化）。

准备做好之后，便开始渲染。渲染放在主循环里面，以便于每一帧都对对象进行渲染。我们来看看Director的mainLoop函数，与渲染有关的是drawScene函数，我们只看与渲染有关的代码。首先，renderer调用了clear函数清理了上一帧的颜色缓冲区和深度缓冲区，然后调用clearAllFBOs函数清理了上一帧所有的帧缓冲区对象的缓冲数据，接着调用clearDrawStats函数将批渲染和顶点个数清0，然后当前场景调用render函数开始渲染当前帧，也就是当前场景的渲染，最后将渲染的图像推送到屏幕上面。

我来看看Scene的render函数，这个函数绘制整个游戏场景。在scene的构造函数里面，创建了一个默认的camera，并把camera加入了scene中，而在camera的OnEnter函数里面，将相机加入了scene的_cameras成员函数中。这样，在遍历scene中相机的时候，就有一个默认的相机。接下来看看遍历相机时的操作，首先，相机调用apply函数启用FBO和viewport，接着清理了相机的背景深度，然后调用了visit遍历了每个节点，并根据传过来的父节点转化矩阵（这个矩阵存储物体坐标系到世界坐标系的变换矩阵、缩放矩阵和翻转矩阵）将每个节点转换矩阵更新，还调用draw函数将需要渲染的图元（RenderCommand类）加入渲染队列，接着调用renderer的render函数渲染图元，将需要批量渲染的图元批量渲染，这样可以减少顶点提交次数，达到渲染优化的效果，并在渲染完成后将渲染图元删除。