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在我的 OpenGL 体验中，我经常忘记设置一些状态。所以我认为状态机在今天可能不是一个好的设计。但现在它必须兼容。而且我也知道DirectX在早期也是一个状态机。我想知道为什么 OpenGL 和 DirectX 最初被设计为状态机？

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当人们提到“状态机”时，不清楚人们的意思是什么，因为他们从不解释相反的意思。因此，我将在 OpenGL“状态机”与当前 D3D“不是状态机”方面进行一般性和具体性的讨论。

OpenGL 和 Direct3D 都使用全局状态。每个渲染命令都需要你设置一堆状态。

为了在这两个 API 中呈现，您必须设置一堆全局状态。您必须设置要使用的着色器。您必须设置要使用这些制服的当前参数。如果您使用纹理，则需要设置它们。您需要设置当前视口参数。等等。

这种“状态机”的原因很简单：硬件通常是这样工作的。

每个状态位代表 GPU 中的一些寄存器。这些寄存器是 state。需要加载着色器才能进行渲染。您需要设置视口寄存器。您需要设置正在使用的纹理寻址寄存器。等等。因此，API 是状态机，因为GPU是状态机。

您可以想象这将通过渲染命令来完成。但只要看看你需要通过多少物体。你必须传递一堆着色器、一堆纹理、你的顶点数据、你的帧缓冲区、你的视口设置、你的混合设置等等。

因此，API 让你做 GPU 所做的事情。你事先设置了所有这些东西。

另外，这使 API更快。为什么？因为现在 API 知道您正在使用什么状态。如果你想用不同的纹理渲染一个网格的不同部分，你可以保持帧缓冲区、视口、顶点数据等都相同。您在它们之间唯一改变的是您使用的纹理。

如果您使用带有数十个参数的某种巨型 Draw 调用，那么现在 API 必须查看每个参数以查看它是否与您上次的 draw 调用相同。如果不是，它必须更新 GPU 寄存器。

现在，至于OpenGL和D3D之间的区别。在这种情况下，所讨论的区别在于它们如何对待对象。

D3D 是基于对象的，因为修改对象的函数将对象作为参数。此外，大多数 D3D 对象是不可变的；创建它们后，您将无法更改它们的大部分设置。一旦你创建了一个特定大小、格式等的纹理，它就完成了。在不删除对象并创建新对象的情况下，您无法使用不同的大小/格式/等重新分配它。

OpenGL 是基于状态的。这意味着修改对象（大部分）的 OpenGL 函数不会将它们操作的对象作为参数。

这与其说是一种“设计”，不如说是 OpenGL 对向后兼容性的严格遵守。OpenGL 中的对象只是全局状态的片段；这就是它们的定义方式。为什么？

因为最初，在 OpenGL 1.0 中，没有对象（除了显示列表）。是的，甚至没有纹理对象。当他们认为这很愚蠢并且他们需要对象时，他们决定以向后兼容的方式实现它们。每个人都已经在使用在全局状态下运行的函数。所以他们只是说通过绑定一个对象，你覆盖了全局状态。那些曾经改变全局状态的函数现在改变了对象的状态。

通过这种方式，他们可以在 API 中引入对象，而无需引入一堆仅适用于对象的新函数。因此，以前工作的代码只需进行非常小的调整就可以与对象一起工作，而不是强制对代码进行非平凡的重写。这也意味着，如果他们需要引入戳纹理的新功能，他们可以使用和不使用对象。因此，它是向后和向前兼容的。

大多数OpenGL对象都是这样工作的：如果你想改变它们，你必须绑定它们，然后修改“全局”状态。

于 2013-03-04T06:19:22.087 回答
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来自http://www.cs.tufts.edu/research/graphics/resources/OpenGL/OpenGL.htm：

OpenGL 像状态机一样运行的原因是为了避免在每个函数调用上传递许多参数。

最小的论证段落

应用程序和 OpenGL 之间的通信最终必须通过工作站数据总线到达图形硬件。数据总线通常比工作站 CPU 和图形硬件慢得多，因此通常是高速图形的瓶颈。为了保持尽可能高的速度，OpenGL 在其函数调用中传递尽可能少的参数，这可以通过查看 OpenGL 文档看出。所有调用都假定许多内部变量先前已设置为您想要的值。

于 2013-03-04T04:57:49.587 回答