管理图形状态和组件？

在处理图形时，我经常倾向于做很多过早的优化。我一直尝试遵循一些原则：

• 使D3D组件的数量最少。（渲染状态，缓冲区，着色器等）
• 仅在绝对必要时绑定组件。（尚未绑定，等等。）
• 尽可能专门化组件。（仅设置必要的BindFlags等）

这导致我构建非常复杂的包装器来管理创建的组件和当前管道状态。这不仅消耗了我宝贵的开发时间，还增加了另一层复杂性。

最糟糕的是：我什至不知道这一切是否值得麻烦。

我的一些优化考虑因素可能已经在较低级别上实现，而我只是在复制它们，从而浪费了CPU时间。由于对性能的影响可以忽略不计，因此其他考虑可能完全没有必要。

所以我的问题是：

1. 以上哪些准则有效，我应在多大程度上遵循这些准则？
2. GPU如何处理状态变化？
3. 如果我更改了一个从未使用过的状态会怎样？（处于活动状态时，不会进行抽奖。）
4. 绑定各种不同组件的实际性能损失是什么？
5. 还应考虑哪些其他性能方面的考虑？

请不要只是告诉我，在达到实际极限之前，我不应该关心性能。从实践的角度来看，这显然是正确的，但我主要对该理论感兴趣。我不知何故需要抵制建立最佳图形框架的冲动，而且我认为我通常无法通过“过早的优化讲座”来做到这一点。

管理组件

我目前正在使用SlimDX作为托管包装用C＃编写DirectX 11应用程序。这是一个非常低级的包装器，而我当前的抽象是基于它的。

使用Direct3D抽象时，有一些明显的优势。设置环境，加载着色器，设置常量和绘制网格更加简单，并且使用的代码更少。而且，由于它管理着大多数组件的创建和处理，因此它们可以在任何地方自动重用，而且我几乎完全避免了内存泄漏。

1. 您通常如何管理所有图形组件和资源？
2. 您能否推荐任何与下面的示例类似的托管包装器？

这是我当前实现的一个示例。我对界面非常满意。它具有足够的灵活性来满足我的需求，并且易于使用和理解：

// Init D3D environment
var window = new RenderForm();
var d3d = new Direct3D(window, GraphicsSettings.Default);
var graphics = new GraphicsManager(d3d.Device);

// Load assets
var mesh = GeometryPackage.FromFile(d3d, "teapot.gp");
var texture = Texture.FromFile(d3d, "bricks.dds");

// Render states
graphics.SetViewports(new Viewport(0, 0, 800, 600);
graphics.SetRasterizer(wireFrame: false, culling: CullMode.Back);
graphics.SetDepthState(depthEnabled: true, depthWriteEnabled: true);
graphics.SetBlendState(BlendMethod.Transparency);

// Input layout
graphics.SetLayout("effect.fx", "VS", "vs_4_0",
    new InputElement("POSITION", 0, Format.R32G32B32_Float, 0),
    new InputElement("TEXCOORD", 0, Format.R32G32_Float, 0)
);

// Vertex shader
graphics.SetShader(Shader.Vertex, "effect.fx", "VS", "vs_4_0");
graphics.SetConstants(Shader.Vertex, 0, 4, stream => stream.Write(wvpMatrix));

// Pixel shader
graphics.SetShader(Shader.Pixel, "effect.fx", "PS", "ps_4_0");
graphics.SetTexture(Shader.Pixel, 0, texture);
graphics.SetSampler(Shader.Pixel, 0, Sampler.AnisotropicWrap);
graphics.SetConstants(Shader.Pixel, 0, 1, stream => stream.Write(new Color4(1, 0, 1, 0);

d3d.Run(() =>
{
    // Draw and present
    d3d.BackBuffer.Clear(new Color4(1, 0, 0.5f, 1));
    graphics.SetOutput(d3d.BackBuffer);
    graphics.Draw(mesh);
    d3d.Present();
}

我喜欢Hodgman在gamedev.net上的这些线程中概述的抽象方法：

• 先进的渲染队列API
• 渲染队列设计理论与实现
• 拥有一个渲染设备有什么意义？

他描述了一个三层渲染系统：

1. 接受“命令”的低级渲染API，仅抽象出不同图形API之间的差异，例如Direct3D 9，Direct3D 11和OpenGL。每个“命令”都映射到不同的状态或绘制调用，例如绑定顶点流或纹理或绘制图元。
2. 接受“渲染项”的API，该组件将所有状态和渲染特定对象所需的单个绘制调用组合在一起，并对它们进行排序并将其转换为发送到第一级的命令。渲染状态包含绘图调用和“状态组”堆栈，这些逻辑上将状态更改分组。例如，您将具有一个用于渲染通道的状态组，一个用于材质的状态组，一个用于几何图形的状态组，一个用于实例的状态组，等等。该级别负责对这些渲染项目进行排序，以减少冗余状态更改，并剔除实际上是冗余的任何状态更改。
3. 诸如场景图或GUI渲染器之类的高级系统将渲染项发送到第二级。需要注意的重要一点是，这些系统不了解状态排序算法或特定的渲染API，从而使其完全与平台无关。一旦实现了较低级别的API，它们也很容易使用。

总之，此模型可以同时解决您的两个问题。