1.背景介紹

1.1 OSG介紹

OSG的全稱：OpenSceneGraph，它是一個開放源碼，跨平臺的圖形開發包，它為諸如飛行器仿真，游戲，虛擬現實，科學計算可視化這樣的高性能圖形應用程序開發而設計。

它基于場景圖的概念，它提供一個在OpenGL之上的面向對象的框架，從而能把開發者從實現和優化底層圖形的調用中解脫出來，并且它為圖形應用程序的快速開發提供很多附加的實用工具。

基于OSG的典型應用：Delta3D(美國海軍研究院開發的全功能游戲與仿真引擎）、osgEarth(三維數字地球引擎庫）

1.2 LOD介紹

是指根據物體模型的結點在顯示環境中所處的位置和重要度，決定物體渲染的資源分配，降低非重要物體的面數和細節度，從而獲得高效率的渲染運算。在OSG的場景結點組織結構中，專門提供了場景結點osg::LOD來表達不同的細節層次模型。其中，osg::LOD結點作為父節點，每個子節點作為一個細節層次，設置不同的視域，在不同的視域下顯示相應的子節點。

主要3個過程： 生成，切換，選擇。
最主要的問題：如何實現平滑過渡。

實現方式：最差的方式是后臺準備多個模型，根據距離直接切換，缺點是切換時感覺突兀。
（1）線性混合方式：對兩個離散層級的模型進行混合，缺點是加大系統內存和計算開銷
（2）透明度混合：在臨切時，一個逐步透明，另一個逐步顯示，淡入淡出。
（3）最優方式：實時算法，將相鄰頂點或邊進行合并，靠算法進行模型數據坍處理，逐步坍塌頂點，離得越遠，模型越小。
一般LOD都是根據距離來做切換過渡的，少數基于時間和投影面積等其他特定需求的.

2.渲染框架

2.1 幀渲染機制

• ?Update 更新 Cull 篩選? Draw 繪制
• 渲染幀：每一次場景更新，篩選，繪制的過程。
• advance()：一幀經歷的時間、幀數以及棄用對象的刪除，獲取幀率及顯示狀態信息等；
• eventTraversal()：執行用戶設置的EventCallback，為所有的用戶交互和系統事件提供一個響應的機制； 它必須在每一幀的仿真過程中，取出已經發生的所有事件，摒棄那些對場景不會有助益的（例如，在視口以外發生的鼠標移動事件和胡亂點擊），依次交付給各個事件處理器 （ EventVistor事件遍歷器），最后清空現有的事件隊列eventQueue ，等待下一幀的到來。
• updateTraversal()：處理用戶的更新回調對象之外，還要負責更新攝像機的位置，并且更新分頁數據庫DatabasePager 和圖像庫ImagePager 的內容。
• 更新回調與事件回調最大的不同在于：每當一個用戶交互或系統事件產生時，每一個節點（以及Drawable 對象）的事件回調都會被調用一次；而節點（以及Drawable 對象）的更新回調只會在每幀中被調用一次（ NodeVistor 節點遍歷器）。這一區別決定了我們應當在什么時候使用事件回調，以及在什么時候使用更新回調。
• renderingTraversals()：場景的渲染遍歷工作。

2.2 更新機制

2.3 視景管理

2.4 數據分頁管理

分為DatabasePager管理和ImagePager管理。

在三維場景中可以采用數據分頁的方式進行動態調度。這里“分頁”的意思是隨著視口范圍的變化，場景只加載和渲染當前視口范圍內數據，并將離開視口范圍內的數據清除內存（可以設定不同的數據卸載策略），不再渲染。保證內存中只有有限的數據量，場景的每一幀也只有有限的數據被送到圖形渲染管道，從而提高渲染性能。

執行時機

在每一幀刷新的節點更新回調中處理

動態調度

OSG源代碼中提供PagedLOD來進行模型的動態調度。在不同的視域下，PagedLOD動態讀取不同細節層次的結點模型，實現了分頁LOD顯示。OSG內部采用osgDB::DatabasePager類來管理場景結點的動態調度，場景循環每一幀的時候，會將一段時間內不在當前視圖范圍內的場景子樹卸載掉，并加載新進入到當前視圖范圍的新場景子樹。OSG采用了多線程的方式來完成上述工作。

具體工作步驟：

• 在每一幀中通過一個UpdateSceneGraph()來進行動態調度。
• DatabasePager::removeExpiredSubgraphs：用于去除已經過期的場景子樹；
• DatabasePager::addLoadedDataToSceneGraph：用于向場景圖形中添加新載入的數據。osgDB::DatabasePager 類執行的是這一工作：每一幀的更新遍歷執行到updateSceneGraph 函數時，都會自動將“一段時間之內始終不在當前頁面上”的場景子樹去除，并將“新載入到當前頁面”的場景子樹加入渲染，這里所說的“頁面”往往指的就是用戶的視野范圍。這些分頁和節點管理的工作如果由渲染循環來完成的話，恐怕是費時又費力的，對于場景的顯示速度有較大的影響，因此，DatabasePager 中內置了專用于相關工作處理的DatabaseThread?線程。

2.5 DatabaseThread工作機制

???????????????????????????????? 場景主線程交互邏輯

2.6 渲染消息處理流程

使用EventQueue::TakeEvents函數,把GraphicsWindow圖形窗口對象gw的事件隊列保存到指定的變量 gw_events中。

2.7渲染狀態樹

2.8 渲染流程