【Away3D代码解读】（三）：渲染核心流程（渲染）

还是老样子，我们还是需要先简略的看一下View3D中render方法的渲染代码，已添加注释：

//如果使用了 Filter3D 的话会判断是否需要渲染深度图, 如果需要的话会在实际渲染之前先渲染深度图if (_requireDepthRender)    //深度图会被渲染到 _depthRender 这个贴图对象上    renderSceneDepthToTexture(_entityCollector);// todo: perform depth prepass after light update and before final renderif (_depthPrepass)    renderDepthPrepass(_entityCollector);_renderer.clearOnRender = !_depthPrepass;//判断是否使用了滤镜if (_filter3DRenderer && _stage3DProxy._context3D) {    //使用滤镜会进行特殊的渲染    _renderer.render(_entityCollector, _filter3DRenderer.getMainInputTexture(_stage3DProxy), _rttBufferManager.renderToTextureRect);    //滤镜渲染对象再渲染一次    _filter3DRenderer.render(_stage3DProxy, camera, _depthRender);} else {    //如果没有使用滤镜则直接使用默认的渲染对象进行渲染    _renderer.shareContext = _shareContext;    if (_shareContext)        _renderer.render(_entityCollector, null, _scissorRect);    else        _renderer.render(_entityCollector);    }

添加filters包中的滤镜可以通过设置View3D的filters3d属性，设置方法和原生显示对象的filters属性一致，不过需要注意的是该属性是针对整个3D场景渲染的。

本笔记的渲染流程解读就暂时抛开滤镜的渲染，专门解读核心的渲染流程。

 

说到Away3D的渲染，那么away3d.core.render这个包就一定要看一下，我们打开这个包后会发现多个以Renderer结尾的类，这些类都是核心的渲染类，我们主要查看DefaultRenderer类即可，Away3D默认的渲染类就是该类。

渲染流程：

我们先看看DefaultRenderer类的render方法，位于其父类RendererBase中：

arcane function render(entityCollector:EntityCollector, target:TextureBase = null, scissorRect:Rectangle = null, surfaceSelector:int = 0):void{    if (!_stage3DProxy || !_context)        return;        //更新摄像机的投影矩阵    _rttViewProjectionMatrix.copyFrom(entityCollector.camera.viewProjection);    _rttViewProjectionMatrix.appendScale(_textureRatioX, _textureRatioY, 1);        //执行渲染的方法    executeRender(entityCollector, target, scissorRect, surfaceSelector);        // clear buffers    for (var i:uint = 0; i < 8; ++i) {        _context.setVertexBufferAt(i, null);        _context.setTextureAt(i, null);    }}

我们发现实际是执行executeRender这段代码，先看DefaultRenderer的部分：

protected override function executeRender(entityCollector:EntityCollector, target:TextureBase = null, scissorRect:Rectangle = null, surfaceSelector:int = 0):void{    //更新光照数据    updateLights(entityCollector);    //供 filters3d 使用, 我们可以不看    // otherwise RTT will interfere with other RTTs    if (target) {        drawRenderables(entityCollector.opaqueRenderableHead, entityCollector, RTT_PASSES);        drawRenderables(entityCollector.blendedRenderableHead, entityCollector, RTT_PASSES);    }    //父级方法    super.executeRender(entityCollector, target, scissorRect, surfaceSelector);}

再看RendererBase的部分：

protected function executeRender(entityCollector:EntityCollector, target:TextureBase = null, scissorRect:Rectangle = null, surfaceSelector:int = 0):void{    _renderTarget = target;    _renderTargetSurface = surfaceSelector;        //对收集到的实体对象进行排序    if (_renderableSorter)        _renderableSorter.sort(entityCollector);        //渲染到一个纹理, DefaultRenderer 中始终为 false, 略过即可    if (_renderToTexture)        executeRenderToTexturePass(entityCollector);        //如果 target 存在则渲染到 target 对象, 否则渲染到后台缓冲区    _stage3DProxy.setRenderTarget(target, true, surfaceSelector);        //清除 3D 场景    if ((target || !_shareContext) && _clearOnRender)        _context.clear(_backgroundR, _backgroundG, _backgroundB, _backgroundAlpha, 1, 0);    //设置深度测试    _context.setDepthTest(false, Context3DCompareMode.ALWAYS);    //设置裁剪区域    _stage3DProxy.scissorRect = scissorRect;    //背景渲染, 这个可以在底部绘制一个图像, 具体可以参考 BackgroundImageRenderer 类    if (_backgroundImageRenderer)        _backgroundImageRenderer.render();        //调用绘制方法    draw(entityCollector, target);        //和 Starling 集成时需要还原深度测试    //line required for correct rendering when using away3d with starling. DO NOT REMOVE UNLESS STARLING INTEGRATION IS RETESTED!    _context.setDepthTest(false, Context3DCompareMode.LESS_EQUAL);        //是否需要截屏到 _snapshotBitmapData 对象中    if (!_shareContext) {        if (_snapshotRequired && _snapshotBitmapData) {            _context.drawToBitmapData(_snapshotBitmapData);            _snapshotRequired = false;        }    }    //清空裁剪区域    _stage3DProxy.scissorRect = null;}

我们先看看对实体对象进行排序的类，位于away3d.core.sort包中（包含接口IEntitySorter和类RenderableMergeSort），我们大概了解一下排序类的功能：通过排序获得更好的渲染效率。实体对象会先根据其使用的纹理和与摄像机之间的距离进行排序，不透明的物体会按从前到后的顺序排序，有混合模式的物体也会进行排序以确保得到正确的效果。

我们发现主要的渲染是通过调用自身的draw方法进行的，我们看下DefaultRenderer的draw方法：

override protected function draw(entityCollector:EntityCollector, target:TextureBase):void{    //设置混合因子    _context.setBlendFactors(Context3DBlendFactor.ONE, Context3DBlendFactor.ZERO);    //如果存在天空盒就先绘制天空盒    if (entityCollector.skyBox) {        if (_activeMaterial)            _activeMaterial.deactivate(_stage3DProxy);        _activeMaterial = null;        _context.setDepthTest(false, Context3DCompareMode.ALWAYS);        drawSkyBox(entityCollector);    }    //设置深度测试    _context.setDepthTest(true, Context3DCompareMode.LESS_EQUAL);    var which:int = target? SCREEN_PASSES : ALL_PASSES;    //渲染不透明的实体对象    drawRenderables(entityCollector.opaqueRenderableHead, entityCollector, which);    //渲染带有混合模式的实体对象    drawRenderables(entityCollector.blendedRenderableHead, entityCollector, which);    //设置深度测试    _context.setDepthTest(false, Context3DCompareMode.LESS_EQUAL);    //销毁 _activeMaterial 对象    if (_activeMaterial)        _activeMaterial.deactivate(_stage3DProxy);    _activeMaterial = null;}

我们来看看drawRenderables方法实现了什么功能：

private function drawRenderables(item:RenderableListItem, entityCollector:EntityCollector, which:int):void{    var numPasses:uint;    var j:uint;    var camera:Camera3D = entityCollector.camera;    var item2:RenderableListItem;    //item 是类似于链表的结构, 通过 item 的 next 属性遍历所有需要渲染的实体对象    while (item) {        //获取纹理对象        _activeMaterial = item.renderable.material;        _activeMaterial.updateMaterial(_context);        //获取纹理的 Pass 数量, 每个纹理可以附带多个 Pass 对象, Pass 对象进行最终的绘制操作        numPasses = _activeMaterial.numPasses;        j = 0;        //下面是遍历纹理中的所有 Pass 对象        do {            item2 = item;            var rttMask:int = _activeMaterial.passRendersToTexture(j)? 1 : 2;            //这个判断还是判断是否需要渲染到纹理            if ((rttMask & which) != 0) {                //激活 Pass 对象                _activeMaterial.activatePass(j, _stage3DProxy, camera);                //渲染纹理相同的后续实体对象                do {                    //使用 Pass 对象进行渲染                    _activeMaterial.renderPass(j, item2.renderable, _stage3DProxy, entityCollector, _rttViewProjectionMatrix);                    item2 = item2.next;                } while (item2 && item2.renderable.material == _activeMaterial);                //取消 Pass 对象的激活                _activeMaterial.deactivatePass(j, _stage3DProxy);            } else {                //跳过纹理相同的后续实体对象                do                    item2 = item2.next;                while (item2 && item2.renderable.material == _activeMaterial);            }        } while (++j < numPasses);        item = item2;    }}

其实到这里我们可以看到，Away3D中的渲染实际是遍历所有的SubMesh对象，通过调用SubMesh所指定的Material的renderPass方法来进行实际的渲染，而renderPass方法的第一个参数表示使用第几个Pass进行渲染，通过改变该参数到达遍历所有Pass对象进行渲染的目的。

 

接下来我们的解读暂停一下，看看新出现的Pass和Method对象：

• 每一类纹理对应一个或多个Pass，其提供主要的渲染控制，每种纹理对应不同的渲染方式，具体点说就是主要提供AGAL的代码。
• 每一个Pass可以添加多个Method，每一个Method对应一段追加的渲染脚本，本意就是在现有的渲染流程中提供一定的变数，比如颜色转换，纹理模糊、阴影等。

可以理解为Pass提供核心的渲染代码，而Method可以提供类似原生显示列表中的滤镜的功能，每当给一个纹理添加一个Method之后，对应的Method会对该Pass的片段着色器添加多行实现代码，同时也会提供部分可变参数作为常量提交到GPU。

具体的把Method的AGAL代码合并到Pass中是在ShaderCompiler的compileMethods方法中实现的。

 

下面我们继续解读渲染代码，我们看看MaterialBase类的renderPass方法：

arcane function renderPass(index:uint, renderable:IRenderable, stage3DProxy:Stage3DProxy, entityCollector:EntityCollector, viewProjection:Matrix3D):void{    //如果存在光源则处理光源    if (_lightPicker)        _lightPicker.collectLights(renderable, entityCollector);        //获取对应的 pass 对象    var pass:MaterialPassBase = _passes[index];        //存在动画则更新动画状态    if (renderable.animator)        pass.updateAnimationState(renderable, stage3DProxy, entityCollector.camera);        //使用 pass 进行渲染    pass.render(renderable, stage3DProxy, entityCollector.camera, viewProjection);}

我跟着Basic_View示例进行调试时进入了CompiledPass类的render方法，当前随着不同的Pass对象，实际进行渲染的代码会不一样：

arcane override function render(renderable:IRenderable, stage3DProxy:Stage3DProxy, camera:Camera3D, viewProjection:Matrix3D):void{    var i:uint;    var context:Context3D = stage3DProxy._context3D;    if (_uvBufferIndex >= 0)        renderable.activateUVBuffer(_uvBufferIndex, stage3DProxy);    if (_secondaryUVBufferIndex >= 0)        renderable.activateSecondaryUVBuffer(_secondaryUVBufferIndex, stage3DProxy);    if (_normalBufferIndex >= 0)        renderable.activateVertexNormalBuffer(_normalBufferIndex, stage3DProxy);    if (_tangentBufferIndex >= 0)        renderable.activateVertexTangentBuffer(_tangentBufferIndex, stage3DProxy);        if (_animateUVs) {        var uvTransform:Matrix = renderable.uvTransform;        if (uvTransform) {            _vertexConstantData[_uvTransformIndex] = uvTransform.a;            _vertexConstantData[_uvTransformIndex + 1] = uvTransform.b;            _vertexConstantData[_uvTransformIndex + 3] = uvTransform.tx;            _vertexConstantData[_uvTransformIndex + 4] = uvTransform.c;            _vertexConstantData[_uvTransformIndex + 5] = uvTransform.d;            _vertexConstantData[_uvTransformIndex + 7] = uvTransform.ty;        } else {            _vertexConstantData[_uvTransformIndex] = 1;            _vertexConstantData[_uvTransformIndex + 1] = 0;            _vertexConstantData[_uvTransformIndex + 3] = 0;            _vertexConstantData[_uvTransformIndex + 4] = 0;            _vertexConstantData[_uvTransformIndex + 5] = 1;            _vertexConstantData[_uvTransformIndex + 7] = 0;        }    }        _ambientLightR = _ambientLightG = _ambientLightB = 0;    if (usesLights())        updateLightConstants();    if (usesProbes())        updateProbes(stage3DProxy);        if (_sceneMatrixIndex >= 0) {        renderable.getRenderSceneTransform(camera).copyRawDataTo(_vertexConstantData, _sceneMatrixIndex, true);        viewProjection.copyRawDataTo(_vertexConstantData, 0, true);    } else {        var matrix3D:Matrix3D = Matrix3DUtils.CALCULATION_MATRIX;        matrix3D.copyFrom(renderable.getRenderSceneTransform(camera));        matrix3D.append(viewProjection);        matrix3D.copyRawDataTo(_vertexConstantData, 0, true);    }        if (_sceneNormalMatrixIndex >= 0)        renderable.inverseSceneTransform.copyRawDataTo(_vertexConstantData, _sceneNormalMatrixIndex, false);        if (_usesNormals)        _methodSetup._normalMethod.setRenderState(_methodSetup._normalMethodVO, renderable, stage3DProxy, camera);        var ambientMethod:BasicAmbientMethod = _methodSetup._ambientMethod;    ambientMethod._lightAmbientR = _ambientLightR;    ambientMethod._lightAmbientG = _ambientLightG;    ambientMethod._lightAmbientB = _ambientLightB;    ambientMethod.setRenderState(_methodSetup._ambientMethodVO, renderable, stage3DProxy, camera);        if (_methodSetup._shadowMethod)        _methodSetup._shadowMethod.setRenderState(_methodSetup._shadowMethodVO, renderable, stage3DProxy, camera);    _methodSetup._diffuseMethod.setRenderState(_methodSetup._diffuseMethodVO, renderable, stage3DProxy, camera);    if (_usingSpecularMethod)        _methodSetup._specularMethod.setRenderState(_methodSetup._specularMethodVO, renderable, stage3DProxy, camera);    if (_methodSetup._colorTransformMethod)        _methodSetup._colorTransformMethod.setRenderState(_methodSetup._colorTransformMethodVO, renderable, stage3DProxy, camera);        var methods:Vector.<MethodVOSet> = _methodSetup._methods;    var len:uint = methods.length;    for (i = 0; i < len; ++i) {        var set:MethodVOSet = methods[i];        set.method.setRenderState(set.data, renderable, stage3DProxy, camera);    }        context.setProgramConstantsFromVector(Context3DProgramType.VERTEX, 0, _vertexConstantData, _numUsedVertexConstants);    context.setProgramConstantsFromVector(Context3DProgramType.FRAGMENT, 0, _fragmentConstantData, _numUsedFragmentConstants);        renderable.activateVertexBuffer(0, stage3DProxy);    context.drawTriangles(renderable.getIndexBuffer(stage3DProxy), 0, renderable.numTriangles);}

代码较多，也没有加上注释，大体上是对光源、动画、Method的处理，最后调用了Context3D的drawTriangles方法，对我们当前的Mesh对象进行了最终的绘制。