【OSG学习笔记】Day 9: 状态集（StateSet）与渲染优化 —— 管理混合、深度测试、雾效等渲染状态

干货开始。^_

一、StateSet核心概念与作用

StateSet 是OSG（OpenSceneGraph）中管理渲染状态的核心类，用于封装 OpenGL 渲染状态（如混合、深度测试、雾效、材质、纹理、着色器等），并将这些状态应用于节点或几何体。

通过合理组织 StateSet，可实现：

• 渲染状态的高效复用：避免重复设置相同状态，提升渲染性能。
• 分层级的状态管理：通过节点树的继承关系，实现状态的层级覆盖与合并。
• 精细化控制渲染效果：针对不同场景元素（如透明物体、不透明物体、粒子系统等）设置独立状态。

二、核心渲染状态管理实践

（一）混合（Blending）

作用

实现半透明物体渲染（如玻璃、烟雾、粒子），通过混合公式计算像素颜色与已渲染像素的融合效果。

关键接口与代码示例

#include <osg/StateSet>
#include <osg/BlendFunc>// 创建StateSet
osg::ref_ptr<osg::StateSet> stateSet = new osg::StateSet();// 启用混合
stateSet->setMode(GL_BLEND, osg::StateAttribute::ON);// 设置混合公式（源因子=GL_SRC_ALPHA，目标因子=GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA）
stateSet->setAttributeAndModes(new osg::BlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA), osg::StateAttribute::ON);// 应用到节点
osg::ref_ptr<osg::Node> node = new osg::Geode();
node->setStateSet(stateSet);

常见混合模式

模式名称	混合公式（源因子, 目标因子）	典型应用场景
正常混合	(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA)	玻璃、烟雾、半透明材质物体
加法混合	(GL_ONE, GL_ONE)	灯光效果、粒子特效、发光物体
减法混合	(GL_ONE_MINUS_DST_COLOR, GL_ONE)	阴影模拟、暗化特效
乘法混合	(GL_DST_COLOR, GL_ZERO)	颜色融合、纹理叠加效果
屏幕混合	(GL_ONE_MINUS_DST_COLOR, GL_ONE)	光照增强、HDR 效果模拟
覆盖混合	(GL_SRC_ALPHA_SATURATE, GL_ONE)	半透明物体覆盖效果、UI 元素叠加
反向混合	(GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA, GL_SRC_ALPHA)	特殊效果、反向半透明效果

（二）深度测试（Depth Test）

作用

控制像素的可见性，避免透明物体遮挡不透明物体时出现“Z冲突”，确保渲染顺序正确。

关键接口与代码示例

// 启用深度测试
stateSet->setMode(GL_DEPTH_TEST, osg::StateAttribute::ON);// 设置深度测试函数（默认GL_LESS，即仅当新像素深度值更小时绘制）
stateSet->setDepthFunction(GL_LEQUAL); // 允许等于时绘制（适用于半透明物体排序）

透明物体渲染注意事项

1. 关闭深度写入：对纯透明物体，可关闭深度缓冲写入以提升性能：

   stateSet->setMode(GL_DEPTH_WRITE, osg::StateAttribute::OFF);
   

2. 排序渲染顺序：通过 osg::StateSet::setRenderingHint(osg::StateSet::TRANSPARENT_BIN) 将透明物体归入透明渲染桶，确保从后往前绘制。

（三）雾效（Fog）

作用

模拟大气散射效果，使远处物体颜色逐渐淡化，增强场景纵深感。

关键接口与代码示例

#include <osg/Fog>// 创建雾效属性
osg::ref_ptr<osg::Fog> fog