小談CAD制圖和游戲3D的區(qū)別

并不是所有人學(xué)3D都是為了做游戲，但如今3D學(xué)習(xí)資料大多是游戲背景的情況下，會讓不少走CAD路線的人走錯路。

游戲領(lǐng)域，3D向著實時電影級效果發(fā)展，強調(diào)視覺效果，為了獲得足夠的運行時性能，要把盡可能多的計算放到制作階段預(yù)處理。而CAD領(lǐng)域，畫線能力遠(yuǎn)比視覺效果重要，模型往往需要實時編輯，對單純的三角面的吞吐量需求很高，需要在大量的線和面中作精準(zhǔn)的選取操作，而對硬件加速需求上，OpenGL 1.2的功能基本就夠了。

這些年GPU技術(shù)的飛速發(fā)展，主要是為了游戲。但這些改進，大多對CAD影響很小。這也是OpenGL ARB委員會的傳統(tǒng)CAD廠商對改進OpenGL并不熱衷的原因。與游戲代碼若干年就重寫一次不同，CAD的程序可不希望經(jīng)常重寫，他們需要一個穩(wěn)定的API，最好50年都不變，但是新的硬件需要提供更好的性能。這些軟件大多推薦用戶使用專業(yè)級顯卡，而專業(yè)級顯卡的一個特點就是圖元吞吐量都非常大。

當(dāng)然，CAD有時也需要效果迷人的成品圖，但這一般都是使用高級離線渲染，多花點時間，做成遠(yuǎn)勝實時渲染的效果。軟件離線渲染器似乎可以算是另一個領(lǐng)域。對于工業(yè)3D而言，一般會選用一個現(xiàn)成的離線渲染器，而不是自己花時間寫一個。

不過，隨著GPU通用計算的興起，也為CAD領(lǐng)域帶來了一些新的可能性。大量的計算，尤其是曲面三角化等，有可能交由GPU來處理。不過，這應(yīng)該不會導(dǎo)致架構(gòu)上的變化，而只是一些底層API實現(xiàn)上的優(yōu)化，因為OpenGL本來就是一個良好的工業(yè)3D的繪圖抽象層。

但這和游戲領(lǐng)域的需求是矛盾的。OpenGL ARB在爭論中曾經(jīng)提出分成兩個profile，一個CAD profile，一個game profile。但這個提議被否決了，因為人們不希望出現(xiàn)兩個OpenGL。爭論在持續(xù)了若干年后終于有了進展，新的方案是一個面向新硬件加速架構(gòu)的core profile和兼容舊程序的compatibility profile。但這對CAD領(lǐng)域來說仍然是很不理想的，因為這意味著compatibility profile的支持會越來越少，他們早晚得重寫渲染代碼。至于CAD廠商為什么會接受這個提案，從Autodesk公開的的一篇report里能看出一點，他們頗受參差不齊的OpenGL驅(qū)動質(zhì)量之苦。OpenGL是在硬件加速時代之前的產(chǎn)物，功能繁雜，并不是所有功能組合都可以加速，以致很多驅(qū)動實現(xiàn)不但bug多多，而且行為不一。這導(dǎo)致測試、補救的代價非常之高，以致3DSMAX 7之后缺省使用D3D做加速后端。如此，則一個新的精簡的OpenGL core profile是一個合理的選擇。

但是，并不是所有的CAD軟件都像3DSMAX這樣可以切換渲染后端，有一個渲染抽象層。而且，core profile的API非常的貼近硬件，并不適合直接用來做高層渲染邏輯。總體來說，傳統(tǒng)的OpenGL API本身就是一個面向CAD的良好的抽象層，很多年內(nèi)它仍然會是，構(gòu)架在OpenGL之上的CAD程序并不十分需要一個新的抽象層。所以O(shè)penGL compatibility profile其實就是用core profile API實現(xiàn)的傳統(tǒng)OpenGL API，就是這個抽象層的一個標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)。如果顯卡不提供compatibility profile了，CAD廠商仍然可以自己提供這個實現(xiàn)，又不用重寫以前的代碼，又可以利用未來新硬件的加速功能。而且，鑒于3D硬件的發(fā)展速度，D3D沒幾年就更新一代，每代之間完全不兼容，貼近硬件的OpenGL core profile也有這種風(fēng)險。compatibility profile則為CAD軟件提供了一層安全墊，只要更換不同的實現(xiàn)就可以了。