Ogre学习笔记(6)：BspSceneManager.doc

Ogre学习笔记（6）：BspSceneManager【1. 概览】Ogre支持Quake3的bsp格式。相关的代码在“Plugin_BSPSceneManager”工程中。主要的类有以下几个：Class BspSceneNode：BspSceneNode是SceneNode的派生类，是专门提供给BSPSceneManager使用的。主要是提供针对于BSP tree的可见性判断。这个类并不是BSP tree的node，BSP tree中的node使用BspNode。BspSceneNode会放入BSP tree的leaf节点中。由于SceneNode使用包裹盒的方法，不可分割，所以一个BspSceneNode可能放入多个Bsp tree的leaf节点中。从类的定义看，BspSceneNode并没有额外的保存什么数据。重写的几个虚函数主要是用来通知BspSceneMapager，BspSceneNode:_update()会调用BspSceneManager:_notifyObjectMoved()，detach objcect会调用BspSceneManager:_notifyObjectDetached()。Class BspSceneManager：粗略的看BspSceneManager与OctreeSceneManager类似。首先保存了一个BspLevel的指针，然后使用一个walkTree()函数，用来遍历tree结构。由于Quake使用BSP leaf tree，所以多了一个processVisibleLeaf()函数。另外一个明显的不同是有一个renderStaticGeometry()函数，“Renders the static level geometry tagged in walkTree”。此函数渲染“mMatFaceGroupMap”中的所有数据。BSP一个好处是不透明面可以front-back的顺序来渲染，而透明面back-front来渲染，OGRE是如何将此特性保存到MaterialFaceGroupMap的呢？Class BspLevel：这是一个核心的class。他存储了BSP的所有数据，关键的数据有：1. “BspNode* mRootNode;”BSP tree的根节点2. “VertexData* mVertexData;”整个level的所有顶点；3. “StaticFaceGroup* mFaceGroups;”faces4. “BspNode:Brush *mBrushes;”用来做碰撞检测的Brush，是QuakeBSP除了渲染以外的另外一个精华！Brush的名字有点怪，其实就是一个convex volume，可以减少CD的运算量。5. “VisData mVisData;”PVS数据，是又一个Quake中的精华！当初Carmark在设计Quake的时候还使用软件渲染，hiden surface removal和减少over draw是最另他头痛的问题。BSP的思想应该是他从网上看来的，不过PVS应该是他所创。PVS大大减少了over draw。(见Michael Abrashs Graphics Programming Black Book)6. “PatchMap mPatches;”Quake3支持贝赛尔曲面关键的函数：1 bool isLeafVisible(const BspNode* from, const BspNode* to) const;使用PVS来检测可见性。2 void _notifyObjectMoved(const MovableObject* mov, const Vector3& pos);void _notifyObjectDetached(const MovableObject* mov); void tagNodesWithMovable(BspNode* node, const MovableObject* mov, const Vector3& pos);把MovableObject（注意：不是SceneNode）挂到BSP的leaves上。Class BspNode：这是Bsp中的另外一个重要的类了。Node和Leaf都使用这个类。重要数据：1 Plane mSplitPlane; BspNode* mFront; BspNode* mBack;分割平面和前后节点；2 int mVisCluster;每个cluster占pvs的一个bit，这是为了减少pvs占用的内存。3 int mNumFaceGroups; int mFaceGroupStart;用来找到BspLevel中哪些face group是属于我这个leaf的，这样做也是为了优化存储；4 IntersectingObjectSet mMovables;和本节点相交的movable对象5 NodeBrushList mSolidBrushes;本节点包含的brush。另外剩下的OgreQuake3Level.h、OgreQuake3Shader.h、OgreQuake3ShaderManager.h、OgreQuake3Type.h主要是为了把Quake3格式的bsp，shader信息读入，并转换成Ogre本地的bsp定义以及Material。现在quake3的源码已经公开（非常感谢id software以及carmark），可以结合quake3的源码来看。【2. Quake3 bsp的加载】以Demo_BSP为例，首先需要修改“quake3settings.cfg”，两个参数，“Pak0Location”是pk包的路径（是一个zip文件），“Map”为想要加载的地图。OGRE使用BspLevel来存储Bsp场景信息，这个类是与文件格式无关的。所以需要另外一个类来把Quake3的bsp文件读入。Quake3Level的读盘的主要由两个函数完成：1、“void Quake3Level:loadHeaderFromStream()”。调用的流程是：BspApplication:loadResources() ResourceGroupManager:loadResourceGroup()【A】 BspSceneManager:estimateWorldGeometry() BspLevel:calculateLoadingStages()Quake3Level:loadHeaderFromStream()Quake3 BSP的文件格式很简单明了，前面是一个文件头，后面是几个数据块。文件头主要存储了几个lump，包含数据块的起始位置和大小，通过lump，可以直接seek到对于的数据块。此函数在加载了文件头之后，调用了Quake3Level: initialiseCounts ()函数，主要是计算了每个lump包含的对象的个数，例如face，vertex，bursh等等。2、第二个函数“void Quake3Level:loadFromStream()”。调用的过程是：ResourceGroupManager:loadResourceGroup(）【A】BspSceneManager:setWorldGeometry(）BspResourceManager:load(）ResourceManager:load(）Resource:load()BspLevel:loadImpl()Quake3Level:loadFromStream(）在这地方OGRE延续了他罗嗦的风格，BspSceneManager要通过BspResourceManager来加载场景，BspLevel实现为一种Resource，BspResourceManager通过标准的ResourceManagerResource来找到BspLevel，然后调用其加载函数。此函数首先构造了一个“MemoryDataStream”对象，在MemoryDataStream的构造函数中把文件数据全部读入其缓冲中（Quake也是这样干的），然后调用“void Quake3Level:initialisePointers(void)”函数，得到所有lump索引的对象的指针。Quake3Level把文件读入并明确了所有数据的指针之后，在void BspLevel:loadImpl()中调用“BspLevel:loadQuake3Level()”函数讲Quake3level中的数据拷贝到自己的数据对象中。主要执行了以下几个操作：1. “BspLevel:loadEntities()”，这个lump存的是一个字符串，用来描述一些游戏信息，Ogre的这个函数只读取了Player start信息（位置和角度）。2. “Quake3Level:extractLightmaps()”。Quake3 BSP的每个light map都是128128大，此函数将Light map lump中的数据逐个调用“TextureManager:loadImage()”创建成Texture对象（class D3D9Texture for D3D9 RenderSystem）。3. 创建VertexData:Create vertex declaration OGRE BspLevel使用的顶点格式为：Position3，Normal3，Diffuse，uv0，uv1；Build initial patches 调用BspLevel:initQuake3Patches()。此函数遍历Quake3Level中的所有faces，对于每个face type为“BSP_FACETYPE_PATCH”的face，创建一个PatchSurface对象，并调用PatchSurface: defineSurface()函数进行，然后保存到BspLevel: mPatches数组中。此函数还计算了BspLevel: mPatchVertexCount和BspLevel: mPatchIndexCount；硬件顶点缓冲 调用HardwareBufferManager创建HardwareVertexBuffer对象；使用“BspLevel:quakeVertexToBspVertex()”函数把q3 bsp顶点格式转换为Ogre BSPLevel的顶点格式。然后绑定到BspLevel:mVertexData；4. 创建Faces：创建BspLevel: mLeafFaceGroups数组；创建BspLevel: mFaceGroups数组，此数组的数据在后面一步中填充；创建indexbuffer，并将Quake3Level:mElements拷贝进来；5. Create materials for shaders：对于Quake3Level:mFaces每一个bsp_face_t，找到它索引的Quake3Shader，并创建Material，如果没有找到Quake3Shader的话则使用shader name去查找贴图文件；在此循环中还进行了“Copy face data”的操作，填充BspLevel: mFaceGroups中的数据；6. Nodes：创建BspLevel: mRootNode数组，并将数据拷贝进来。7. Brushes：将数据拷贝到BspLevel: mBrushes中；8. Leaves：设置每个leaf节点的数据，主要包括包裹盒，mFaceGroupStart，mNumFaceGroups，mVisCluster，mSolidBrushes。参见BspNode类；9. Vis data：将数据拷贝到BspLevel: mVisData中。Quake3 BSP的load流程基本上就是这些了。【3. Bsp tree scene的渲染】仍然以Demo_BSP为例来分析。渲染的核心操作流程从SceneManager:_renderScene()开始（参见“Ogre学习笔记（3）：Mesh的渲染流程”），接下来还有SceneManager: _updateSceneGraph()，SceneManager:prepareRenderQueue()，BspSceneManager没有重写这几个函数。不过，有一点需要注意，SceneManager: _updateSceneGraph()调用了BspSceneNode:_update()与OctreeSceneManager类似的，如果有必要的话，会调用BspSceneManager: _notifyObjectMoved()BspLevel: _notifyObjectMoved()，将SceneNode中的MovableObject attach到正确的leaf node中。接下来是BspSceneManager: findVisibleObjects()，这是一个从SceneManager重写的函数。顺理成章的，这个函数调用了BspSceneManager:walkTree()。在这个函数中，首先找到了camera所在的leaf node（通过Bsp