状態と状態マネージャ

API ではステートブロックの概念に対してラッパーが導入されています。DirectX を使用している場合はこの概念にすでに詳しいでしょう。OpenGL を使用している場合、特に古いバージョンのこのインタフェースを使用している場合は、新しいものです。

ステートブロックは状態変化の論理的なグループです。作成後は、これらのブロックは固定 GPU リソースであると仮定されます。

GPU ステートブロックは、次のクラスによって API に反映されます。

ブレンドの状態: MBlendState (ブレンド、チャネル書き込むマスク)
ラスタライズの状態: MRasterizerState (塗り潰しモード、および非表示モードのコントロール)
深度およびステンシルの状態: MDepthStencilState (深度有効/書き込み、ステンシル有効/書き込み/操作)
テクスチャサンプラの状態: MSamplerState (テクスチャフィルタ、アドレスモード、mipmap LOD コントロール、異方性反射および境界色コントロール)

他の GPU リソースと同様に、これらはリソース管理システムによって管理されます。これらのリソースの API インタフェースは MStateManager です。

ステートブロックを使用するプロセスは次のとおりです。

新しいステートブロックを作成するには:
1. ステートブロックの新しい記述が必要です。各ステートブロッククラスには、次のように対応する記述子クラスがあります。
  記述子はリソースではなく、プラグインによって所有されます。
2. 新しいステートブロックインスタンスを取得するには、状態マネージャを使用します。
既存の状態を修正するには:
1. レンダリングコンテキスト内の現在の状態は、状態マネージャで取得できます。
2. ステートブロックごとに、その記述子を取得できます。
3. この記述子を必要に応じて修正し、状態のサブセットを変更できます。
4. 新しいステートブロックインスタンスを取得するには、状態マネージャを使用します。
ステートブロックインスタンス自体はリソースです。有効にするには、状態マネージャでブロックを設定する必要があります。これにより、ステートブロックによって影響を受ける状態がオーバーライドされ、この状態は別のステートブロックインスタンスがそれをオーバーライドするまで維持されます。
ブレンド状態(MBlendState)は、出力レンダーターゲットごとに設定できます。
サンプラ状態(MSamplerState)は、シェーダステージおよびサンプラのインデックスの両方によってスコープされます。たとえば、サンプラはピクセルシェーダステージの 2 番目のサンプラに対して設定できます。

次の図では、状態とレンダリングコンテキスト全体の間の論理的な接続を示します。ブレンディングは、カラーターゲットのプロパティです。深度とステンシルの状態は、深度 + ステンシルターゲットステージのプロパティです。サンプリングは、シェーダステージごとのプロパティです。ラスタライゼーションは、レンダーコンテキストプロパティです。

図 33: 2 つのブレンド状態が 2 つの異なるカラーターゲットに対して示され、深度 + ステンシル状態が深度 + ステンシルターゲットに対して示されています。各シェーダは異なるサンプラ状態を持つ場合があり、コンテキストラスタライゼーション状態の関係があります。

次に示すのは、透明度をレンダリングするためによく行われるアルファブレンディングを実行するステートブロックを作成するための簡単なコード例です。ステートブロックを最初から作成する最初のアプローチを示します。

// Create a new blend state descriptor. Set it to be (alpha, 1-alpha) blending and enable 
// blending. 
MHWRender::MBlendStateDesc desc; 
unsigned int i=0; // Set state for first render target 
desc.targetBlends[i].blendEnable = true; 
desc.targetBlends[i].destinationBlend = MHWRender::MBlendState::kSourceAlpha; 
desc.targetBlends[i].alphaDestinationBlend = MHWRender::MBlendState::kInvSourceAlpha; 
desc.targetBlends[i] blendOperation = MHWRender::MBlendState::kAdd; 
desc.targetBlends[i].alphaSourceBlend = MHWRender::MBlendState::kOne; 
desc.targetBlends[i].alphaDestinationBlend = MHWRender::MBlendState::kInvSourceAlpha; 
desc.targetBlends[i].alphaBlendOperation = MHWRender::MBlendState::kAdd;

// Use the state manager to acquire a new blend state and then enable it. 
MHWRender::MStateManager* stateMgr; 
const MHWRender::MBlendState* blendState = stateMgr->acquireBlendState(desc); 
stateMgr->setBlendState(blendState);

この API を使用して状態をコントロールする必要はありませんが、レンダリングフレームワークと密接に統合されているので、このインタフェースには多くのメリットがあります。これには、次のものが含まれます。

ステートブロックのインスタンスは、状態の記述に基づいて固有です。
各固有インスタンスはキャッシュされるので、再利用できます。
内部状態管理システムはこれらの変更を追跡し、冗長な変更をできる限り回避します。
状態インタフェースは描画 API に依存しません。

これらのインスタンスを作成して保持することは簡単ですが、GPU に固有のパフォーマンスコストのため、次のことをお勧めします。

行われる状態変更の数を最小限に減らします。
その状態インスタンスをできる限り再利用します。

状態を変更するすべてのプラグインは、プラグインが描画を終了した後は前の状態を復元する必要があるというガイドラインに従う必要があります。これは状態が永続的であるためです。

実際の GPU リソースがあるので、DirectX11 を使用してリソースハンドルを取得できます。これらは読み込み専用のリソースとして使用できます。リソースマネージャは何が変化したかわからないので、これらは変更できません。たとえば、ID3D11RasterizerState は resourceHandle() メソッドを使用して MRasterizerState から取得できます。