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如何开始使用SilverLining（中文教程三）：资源内存管理

2023-07-07 11:01:23

如何开始使用 SilverLining

本文为如何开始使用SilverLining（中文教程三）：资源内存管理，继续查看>>

如何开始使用SilverLining（中文教程一）：演示示例

如何开始使用SilverLining（中文教程二）：渲染场景

如何开始使用SilverLining（中文教程四）：集成技巧

如何开始使用SilverLining（中文教程五）：调整外观

使用SilverLining的雾化效果

最后，SilverLining也会给你指导如何为你的场景配置雾。如果你在层状云层内或在降水内，SilverLining会要求你在场景中适当地设置雾气，以模拟在厚厚的云层内或在雨雪中。如果Atmosphere::GetFogEnabled()返回true，那么SilverLining会要求你查询Atmosphere::GetFogSettings()，以获得关于你当前所在的雾量的信息。

即使你不在里面或者不在云层下，SilverLining也可以帮助你设置雾气，使你的远处的地形与天空融为一体。SilverLining不断地计算出当前视野内地平线上的天空的平均颜色，并通过Atmosphere::GetHorizonColor()使其可以访问。将雾的颜色设置为这个颜色，并根据你先前传递给Atmosphere::SetVisibility()的能见度来设置密度，对于有轻度雾霾的场景，将产生真实的结果。

有可能模拟出一层厚厚的、紧贴地面的彩色雾气。如果Atmosphere::GetHorizonColor()不能为你的应用产生理想的结果，这可能是有用的。有效地，这允许你在接近地平线时将天空盒混合成一个指定的颜色。如果你用同样的颜色对你的地形进行雾化，你可以很好地掩盖地平线，而不是将地形一直渲染到地平线。

雾化层是通过Atmosphere::SetHaze()设置的。你可以模拟任何深度的雾霾，任何颜色和任何密度。将深度设置为0来禁用雾霾。重要的是要意识到，没有对雾霾进行光照；如果你想让天空在晚上融合成一个较暗的颜色，你必须预先将雾霾的颜色乘以场景中的光线。

AtmosphericConditions::SetVisibility()可以用来对场景中的云层应用大气透视效果--它使云层随着距离的增加而与天空融合。它不会使天空本身起雾--对于更厚的雾，可以使用Atmosphere::SetHaze()来实现体积式雾，或者使用AtmosphericConditions::SetFog()实现指数式雾。想想看，SetVisibility()只是模拟大气中影响大气透视的微粒物质；它只有在相对高的能见度下才有意义。如果你真的要模拟在雾中，请使用SetFog()代替。

下面是一个在OpenGL下设置雾的例子，使用GetHorizonColor()方法而不是指定颜色的雾化层。注意，这段代码不会导致天空被雾化；它只是为你的应用程序提供指导，让你的场景中的物体朝着与地平线相融合的颜色进行雾化。对于遮蔽天空的较厚的雾，除了这段代码之外，你还需要使用Atmosphere::SetHaze()，或者AtmosphericConditions::SetFog()，并将背景缓冲区清除为雾的颜色。

void SetSceneFog()

{

glEnable(GL_FOG);

glFogi(GL_FOG_MODE, GL_EXP);

float hazeDensity = 1.0 / kVisibility;

// Decrease fog density with altitude, to avoid fog effects through the vacuum of space.

static const double H = 8435.0; // Pressure scale height of Earth's atmosphere

double isothermalEffect = exp(-(atm->GetConditions()->GetLocation().GetAltitude() / H));

if (isothermalEffect <= 0) isothermalEffect = 1E-9;

if (isothermalEffect > 1.0) isothermalEffect = 1.0;

hazeDensity *= isothermalEffect;

bool silverLiningHandledTheFog = false;

if (atm->GetFogEnabled())

{

float density, r, g, b;

// Note, the fog color returned is already lit

atm->GetFogSettings(&density, &r, &g, &b);

if (density > hazeDensity)

{

glFogf(GL_FOG_DENSITY, density);

GLfloat fogColor[4] = {r, g, b, 1.0};

glFogfv(GL_FOG_COLOR, fogColor);

silverLiningHandledTheFog = true;

}

if (!silverLiningHandledTheFog)

{

GLfloat fogColor[4];

atm->GetHorizonColor(0, &fogColor[0], &fogColor[1], &fogColor[2]);

glFogfv(GL_FOG_COLOR, fogColor);

glFogf(GL_FOG_DENSITY, hazeDensity);

}

而这里是设置雾气的等效DirectX9代码：

static void SetSceneFog()

{

DWORD fogColor;

float density, r, g, b;

// If you're inside a cloud, SilverLining will request that you set the fog accordingly.

if (atm->GetFogEnabled())

{

atm->GetFogSettings(&density, &r, &g, &b); // This fog color is pre-lit

}

else // Otherwise, setting the fog to the average color of the sky at the horizon works well.

{

atm->GetHorizonColor(0, &r, &g, &b);

density = 1.0f / kVisibility;

// Decrease fog density with altitude, to avoid fog effects through the vacuum of space.

static const double H = 8435.0; // Pressure scale height of Earth's atmosphere

double isothermalEffect = exp(-(atm->GetConditions()->GetLocation().GetAltitude() / H));

if (isothermalEffect <= 0) isothermalEffect = 1E-9;

if (isothermalEffect > 1.0) isothermalEffect = 1.0;

density *= isothermalEffect;

}

BYTE cr, cg, cb, ca;

cr = (BYTE)(r * 255.0);

cg = (BYTE)(g * 255.0);

cb = (BYTE)(b * 255.0);

ca = 255;

fogColor = D3DCOLOR_RGBA(cr, cg, cb, ca);

// Enable fog blending.

device->SetRenderState(D3DRS_FOGENABLE, TRUE);

// Set the fog color.

device->SetRenderState(D3DRS_FOGCOLOR, fogColor);

// Set fog parameters.

device->SetRenderState(D3DRS_FOGTABLEMODE, D3DFOG_EXP);

device->SetRenderState(D3DRS_FOGDENSITY, *(DWORD *)(&density));

}

同样，DirectX11也是类似的，但是你需要把雾的参数传给你的着色器，而不是传给设备。

这就是它的全部内容了!使用上面的技术，你将能够把SilverLining的天空和云彩渲染整合到你的3D应用程序中，并使你场景中的物体与SilverLining渲染的天空和云彩保持一致的光和雾。

如果你的应用程序指定了它自己的雾--例如，你正在模拟在一个雾库里面--你可以告诉SilverLining把它的云雾变成一个指定的颜色和密度。参见AtmosphericConditions::SetFog()方法以获得更多信息。当你在浓雾中时，你通常会想把你的后部缓冲区清除为雾的颜色，而根本不调用SilverLining。在这种情况下，天空无论如何都是看不到的。当你离开模拟雾库的时候，记住要调用ClearFog()，因为调用SetFog()会覆盖SilverLining中所有其他的大气透视效果。

最后而不是首先绘制你的天幕

我们在上面的说明中描述了调用Atmosphere::DrawSky()作为你框架中的第一件事，以保持事情的简单性，并尽可能地与其他引擎兼容。当你开始整合你的SilverLining时，用这种方法开始是有意义的。然而，在某些情况下，最后而不是首先绘制天幕实际上会带来性能上的好处。

问题是，如果你先画出天幕，那么天幕的很多部分最终会被场景中的物体透支，这就是对填充率的一种浪费。在启用深度读取的情况下，最后画出天幕，只有场景中仍未清除的深度缓冲区的部分才会被天空填充。

要做到这一点，你必须在每一帧开始时自己清除深度缓冲区（但不要清除颜色缓冲区）。在深度写入开启的情况下绘制场景中的非透明物体。然后，调用Atmosphere::DrawSky()，将clearDepth参数设置为false - 这将告诉SilverLining，你不希望DrawSky()在绘制天空盒之前清除深度缓冲区。最后，调用Atmosphere::DrawObjects()来绘制云层和降水，以及你场景中的半透明物体。

有些引擎根本就不使用深度缓冲区，而是使用深度纹理--这种技术在这种情况下将不起作用。然而，对于那些依赖深度缓冲区的引擎来说，如果你的应用程序是有填充率限制的，这个技术可以导致性能的轻微提升。

与多线程渲染器的集成

人们有时对 "多线程 "有不同的理解，但是SilverLining支持几种不同的方法。

一些引擎可能在不同的程序或线程中执行更新、剪裁和绘制。SilverLining允许你在这样的多线程引擎（比如OpenSceneGraph）中分别执行这些操作以获得更好的性能。

默认情况下，Atmosphere::DrawSky()将执行天空的更新、剪裁和绘制。然而，你可以在Atmosphere::DrawSky()之前调用Atmosphere::UpdateSkyAndClouds()来更新天空的星历模型以及云层的形状和位置。如果在调用Atmosphere::DrawSky()之前没有调用Atmosphere::UpdateSkyAndClouds()，DrawSky()将在渲染之前自行调用UpdateSkyAndClouds()。

同样地，Atmosphere::CullObjects()可以用来在调用Atmosphere::DrawObjects()之外对云层进行剔除。如果在DrawSky()之前没有调用CullObjects()，DrawSky()将自己调用CullObjects()。

一旦Atmosphere::UpdateSkyAndClouds()被调用，你就可以通过Atmosphere::GetCloudBounds()查询场景中的云的边界体积。

线程安全已经到位，以防止更新、剪裁和绘制在SilverLining中同时发生。

然而，你可能会追求真正的多线程渲染，其中命令缓冲区是为不同的视图并行建立的。对于OPENGL32CORE渲染器，我们也支持这一点。

请参考SilverLining::ThreadCameraStreamData类，以了解其工作原理的细节。这基本上是一个为每个视图实例化一些本地存储的问题，并将其作为一个可选的参数传递给SilverLining的方法。这使得SilverLining能够以一种线程安全的方式独立管理每个视图的渲染。在SDK的样本目录中，还有一个OpenGL多线程样本程序，说明如何使用ThreadCameraStream系统来同时渲染三个视图。

请注意，如果你要从不能共享资源的OpenGL上下文中渲染多个视图，你需要将配置设置textures-are-shared设为 "no"。

SilverLining的内存管理

默认情况下，SilverLining将使用new、delete、malloc和free来分配内存。然而，如果你愿意，你可以将SilverLining的内存管理重定向到你自己的内存管理器中。

SilverLining::Allocator类定义在公共头文件MemAlloc.h中。如果你扩展这个类，你可以实现你自己的Allocator::alloc()和Allocator::dealloc()方法来管理内存。在创建任何SilverLining对象之前，将你的Allocator派生类的实例化传递给Allocator::SetAllocator()，SilverLining库和渲染DLL将使用你自己的分配方案。

Allocator将捕获SilverLining中对new、delete、malloc和free的所有调用。SilverLining中的每个对象都派生自SilverLining::MemObject类，它重载了new和delete操作符，而不是全局重载new和delete。我们的STL对象也使用一个自定义的分配器，它通过SilverLining::Allocator进行分配。宏SL_VECTOR、SL_MAP、SL_LIST和SL_STRING被用来作为使用我们的分配器的STL对象的一种便利。

SilverLining的资源管理

默认情况下，SilverLining将直接从磁盘加载它的纹理、数据和着色器资源，相对于你在Atmosphere::Initialize()中指定的资源目录的路径。然而，SilverLining中所有的磁盘访问都被一个ResourceLoader类所抽象，所以你有能力钩住任何你希望的资源管理方案。

关于更多的细节，请看ResourceLoader的文档。例如，如果你想把SilverLining的所有数据、纹理和着色器包含在你自己的包文件中，你可以扩展ResourceLoader类并把它挂到你自己的资源管理器中。然后，在调用Atmosphere::Initialize()之前，将一个指向你派生的ResourceLoader的指针传入Atmosphere::SetResourceLoader()，所有的磁盘访问都将通过你自己的资源管理器进行。

值得注意的是，SilverLining的渲染器DLL也在我们的资源文件夹中，Windows必须直接从磁盘加载这些DLL。因此，尽管你可以将 SilverLining 中的所有其它资源移到一个虚拟文件系统中，但你确实需要至少保留一个包含渲染器 DLL 的资源文件夹。如果你想避免这种情况，你可以重建SilverLining库，以便静态地链接你想要的渲染器，并完全消除DLL的依赖性。获得授权的客户可以在SilverLining项目文件中找到构建目标，将OpenGL或各种DirectX渲染器直接静态地链接到SilverLining库中。

叠层云层

在你的场景中使用STRATOCUMULUS云层时要小心，它们是使用GPU光线投射渲染的，并且依赖于一个复杂的片段程序。与其他几乎可以在任何硬件上运行的云层不同，层积云确实需要一个支持Shader Model 3.0的系统，以及一个拥有快速碎片处理器的较新的GPU。如果你在已知的现代图形硬件上运行模拟，层积云层会给你带来每个碎片的光照和极其密集的云层，并且渲染时间不变。然而，对于系统要求不太受控制的消费者应用，你可能想坚持使用积云云层来代替。

还有一种新的STRATOCUMULUS_PARTICLES云类型，对你来说可能是更好的选择。和层积云一样，它表示非常密集的低云层--但它使用广告牌粒子而不是GPU光线投射。对于大型密集云层来说，它可以是一个非常有效的选择。

模拟沙尘暴

SilverLining包括一个SANDSTORM云层类型，用来模拟沙暴、沙尘暴或 "哈布"。

沙尘暴的基本高度应该等于你当地的地面高度。它们使用 "软粒子"，以避免在你指定的高度上云层与地面相交时出现假象。

没有必要指定沙暴的厚度或密度。下面是一个设置50公里x50公里沙暴的例子，它位于距原点25公里处，地面高度为海平面：

// Sandstorms should be positioned at ground level. There is no need to set their

// density or thickness.

static void SetupSandstorm()

{

CloudLayer *sandstormLayer;

sandstormLayer = CloudLayerFactory::Create(SANDSTORM, *atm);

sandstormLayer->SetIsInfinite(false);