一.OpenGL簡(jiǎn)介

OpenGL（英語(yǔ)：Open Graphics Library暖眼，譯名：開放圖形庫(kù)或者“開放式圖形庫(kù)”）是用于渲染2D卫枝、3D矢量圖形的跨語(yǔ)言、跨平臺(tái)的應(yīng)用程序編程接口（API）。它將計(jì)算機(jī)的資源抽象稱為?個(gè)個(gè)OpenGL的對(duì)象矗烛，對(duì)這些資源的操作抽象為?個(gè)個(gè)的OpenGL指令，開發(fā)者可以在mac程序中使用OpenGl來(lái)實(shí)現(xiàn)圖形渲染箩溃。圖形API的目的就是實(shí)現(xiàn)圖形的底層渲染瞭吃，比如游戲場(chǎng)景/游戲人物的渲染，音視頻解碼后數(shù)據(jù)的渲染涣旨，地圖上的渲染歪架，動(dòng)畫繪制等。在iOS開發(fā)中霹陡，開發(fā)者唯一能夠GPU的就是圖形API和蚪。（GPU---圖形處理器（英語(yǔ)：Graphics Processing Unit，縮寫：GPU）烹棉，又稱顯示核心攒霹、視覺處理器、顯示芯片浆洗，是一種專門在個(gè)人電腦催束、工作站、游戲機(jī)和一些移動(dòng)設(shè)備（如平板電腦伏社、智能手機(jī)等）上做圖像和圖形相關(guān)運(yùn)算工作的微處理器抠刺。）

二.OpenGL專業(yè)名詞解析

? ? 1.OpenGL?上下?( context )

? ??????OpenGL Context，中文解釋就是OpenGL的上下文摘昌，因?yàn)镺penGL沒有窗口的支持速妖，我們?cè)谑褂肙penGl的時(shí)候，一般是在main函數(shù)創(chuàng)建窗口:?

????????//GLUT窗口大小聪黎、窗口標(biāo)題

????????glutInitWindowSize(800, 600);

????????glutCreateWindow("Triangle");

? ? ????然后我們?cè)趧?chuàng)建的窗口里面繪制罕容，個(gè)人理解上下文的意思就是指的是OpenGL的作用范圍，當(dāng)然OpenGL的Context不只是這個(gè)窗口，這個(gè)窗口我們可以理解為OpenGL的default framebuffer杀赢，所以Context還包含關(guān)于這個(gè)framebuffer的一些參數(shù)設(shè)置信息烘跺，具體內(nèi)容可以查看OpenGL的Context的結(jié)構(gòu)體，Context記錄了OpenGL渲染需要的所有信息脂崔，它是一個(gè)大的結(jié)構(gòu)體滤淳，它里面記錄了當(dāng)前繪制使用的顏色、是否有光照計(jì)算以及開啟的光源等非常多我們使用OpenGL函數(shù)調(diào)用設(shè)置的狀態(tài)和狀態(tài)屬性等等砌左，你可以把它理解為是一個(gè)巨大的狀態(tài)機(jī)脖咐，它里面保存OpenGl的指令，在圖形渲染的時(shí)候汇歹，可以理解為這個(gè)狀態(tài)機(jī)開始工作了屁擅，對(duì)某個(gè)屬性或者開關(guān)發(fā)出指令。它的特點(diǎn)就是:有記憶功能产弹，接收輸入派歌，根據(jù)輸入的指令，修改當(dāng)前的狀態(tài)痰哨，并且可以輸出內(nèi)容胶果，當(dāng)停機(jī)的時(shí)候不再接收指令。

2.渲染

? ? ? ? 渲染就是把數(shù)據(jù)顯示到屏幕上斤斧，在OpenGl中早抠，渲染指的是將圖形/圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為2D空間圖像操作叫渲染

3.頂點(diǎn)數(shù)組/頂點(diǎn)緩沖區(qū)

? ? ? ? 在OpenGL中，基本圖元有三種:點(diǎn)撬讽，線蕊连，三角形，復(fù)雜的圖形由這三種圖元組成游昼，我們?cè)诋孅c(diǎn)/線/三角形的時(shí)候是不是應(yīng)該先知道每個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)甘苍，而這些坐標(biāo)放在數(shù)組里，就叫頂點(diǎn)數(shù)組酱床。頂點(diǎn)數(shù)組存在內(nèi)存當(dāng)中羊赵，但是為了提高性能趟佃，提前分配一塊顯存扇谣，將頂點(diǎn)數(shù)組預(yù)先存入到顯存當(dāng)中，這部分的顯存就叫頂點(diǎn)緩沖區(qū)闲昭。

4.著色器（shader）

????????為什么要使用著色器罐寨？我們知道，OpenGL一般使用經(jīng)典的固定渲染管線來(lái)渲染對(duì)象序矩，OpenGL在實(shí)際調(diào)?繪制函數(shù)之前鸯绿，還需指定?個(gè)由shader編譯成的著?器程序。常?的著?器主要有頂點(diǎn)著?器（VertexShader），?段著?器（FragmentShader）/像素著?器（PixelShader）瓶蝴，?何著?器（GeometryShader）毒返，曲?細(xì)分著?器（TessellationShader）。?段著?器和像素著?器只是在OpenGL和DX中的不同叫法?已舷手∨◆ぃ可惜的是，直到OpenGLES 3.0男窟，依然只?持了頂點(diǎn)著?器和?段著?器這兩個(gè)最基礎(chǔ)的著?器盆赤。OpenGL在處理shader時(shí)，和其他編譯器?樣歉眷。通過(guò)編譯牺六、鏈接等步驟，?成了著?器程序（glProgram）汗捡，著?器程序同時(shí)包含了頂點(diǎn)著?器和?段著?器的運(yùn)算邏輯淑际。在OpenGL進(jìn)?繪制的時(shí)候，?先由頂點(diǎn)著?器對(duì)傳?的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)?運(yùn)算扇住。再通過(guò)圖元裝配庸追，將頂點(diǎn)轉(zhuǎn)換為圖元。然后進(jìn)?光柵化台囱，將圖元這種?量圖形淡溯，轉(zhuǎn)換為柵格化數(shù)據(jù)。最后簿训，將柵格化數(shù)據(jù)傳??段著?器中進(jìn)?運(yùn)算咱娶。?段著?器會(huì)對(duì)柵格化數(shù)據(jù)中的每?個(gè)像素進(jìn)?運(yùn)算，并決定像素的顏?（頂點(diǎn)著色器和片段/片元著色器會(huì)在下面講解）

5.管線

? ? ? ? OpenGL在渲染圖形/圖像的時(shí)候是按照特定的順序來(lái)執(zhí)行的强品，不能修改打破膘侮，管線的意思個(gè)人理解是（舉例，不對(duì)的地方請(qǐng)大神指點(diǎn)

）:讀取頂點(diǎn)數(shù)據(jù)—>頂點(diǎn)著色器—>組裝圖元—>光柵化圖元—>片元著色器—>寫入幀緩沖區(qū)—>顯示到屏幕上,類似這樣的流水線的榛，當(dāng)圖像/圖形顯示到屏幕上琼了，這一條管線完成工作。下面是分步講解:

? ?????(1)讀取頂點(diǎn)數(shù)據(jù)指的是將待繪制的圖形的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)傳遞給渲染管線中夫晌。

? ? ????(2)頂點(diǎn)著色器最終生成每個(gè)定點(diǎn)的最終位置雕薪，執(zhí)行頂點(diǎn)的各種變換，它會(huì)針對(duì)每個(gè)頂點(diǎn)執(zhí)行一次晓淀，確定了最終位置后所袁，OpenGL就可以把這些頂點(diǎn)集合按照給定的參數(shù)類型組裝成點(diǎn)，線或者三角形凶掰。

? ? ? （3）組裝圖元階段包括兩部分：圖元的組裝和圖元處理燥爷，圖元組裝指的是頂點(diǎn)數(shù)據(jù)根據(jù)設(shè)置的繪制方式參數(shù)結(jié)合成完整的圖元蜈亩，例如點(diǎn)繪制方式中每個(gè)圖元就只包含一個(gè)點(diǎn)，線段繪制方式中每個(gè)圖源包含兩個(gè)點(diǎn)前翎；圖元處理主要是剪裁以使得圖元位于視景體內(nèi)部的部分傳遞到下一個(gè)步驟稚配，視景體外部的部分進(jìn)行剪裁。視景體的概念與投影有關(guān)港华。

? ? ? （4）光柵化圖元主要指的是將一個(gè)圖元離散化成可顯示的二維單元片段药有，這些小單元稱為片元。一個(gè)片元對(duì)應(yīng)了屏幕上的一個(gè)或多個(gè)像素苹丸，片元包括了位置愤惰，顏色，紋理坐標(biāo)等信息赘理，這些值是由圖元的頂點(diǎn)信息進(jìn)行插值計(jì)算得到的宦言。

? ? ? （5）片元著色器為每個(gè)片元生成最終的顏色，針對(duì)每個(gè)片元都會(huì)執(zhí)行一次商模。一旦每個(gè)片元的顏色確定了奠旺，OpenGL就會(huì)把它們寫入到幀緩沖區(qū)中。

6.頂點(diǎn)著色器

????????????般?來(lái)處理圖形每個(gè)頂點(diǎn)變換(旋轉(zhuǎn)/平移/投影等)?????????????????????

??????????頂點(diǎn)著?器是OpenGL中?于計(jì)算頂點(diǎn)屬性的程序施流。頂點(diǎn)著?器是逐頂點(diǎn)運(yùn)算的程序响疚，也就是說(shuō)每個(gè)頂點(diǎn)數(shù)據(jù)都會(huì)執(zhí)??次頂點(diǎn)著?器，當(dāng)然這是并?的瞪醋，并且頂點(diǎn)著?器運(yùn)算過(guò)程中?法訪問其他頂點(diǎn)的數(shù)據(jù)

???????????般來(lái)說(shuō)典型的需要計(jì)算的頂點(diǎn)屬性主要包括頂點(diǎn)坐標(biāo)變換忿晕、逐頂點(diǎn)光照運(yùn)算等等。頂點(diǎn)坐標(biāo)由?身坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到歸?化坐標(biāo)系的運(yùn)算银受，就是在這?發(fā)?的践盼。

7.片元著色器（片段著色器）

? ???????般?來(lái)處理圖形中每個(gè)像素點(diǎn)顏?計(jì)算和填充?段著?器是OpenGL中?于計(jì)算?段（像素）顏?的程序。?段著?器是逐像素運(yùn)算的程序宾巍，也就是說(shuō)每個(gè)像素都會(huì)執(zhí)??次?段著?器咕幻，當(dāng)然也是并?的

8.光柵化Rasterization?

? ????????是把頂點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為?元的過(guò)程，具有將圖轉(zhuǎn)化為?個(gè)個(gè)柵格組成的圖象的作?顶霞，特點(diǎn)是每個(gè)元素對(duì)應(yīng)幀緩沖區(qū)中的?像素肄程。

??????????光柵化就是把頂點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為?元的過(guò)程。?元中的每?個(gè)元素對(duì)應(yīng)于幀緩沖區(qū)中的?個(gè)像素选浑。

??????????光柵化其實(shí)是?種將?何圖元變?yōu)?維圖像的過(guò)程蓝厌。該過(guò)程包含了兩部分的?作。第?部分?作：決定窗?坐標(biāo)中的哪些整型柵格區(qū)域被基本圖元占?鲜侥；第?部分?作：分配?個(gè)顏?值和?個(gè)深度值到各個(gè)區(qū)域褂始。光柵化過(guò)程產(chǎn)?的是?元

??????????把物體的數(shù)學(xué)描述以及與物體相關(guān)的顏?信息轉(zhuǎn)換為屏幕上?于對(duì)應(yīng)位置的像素及?于填充像素的顏?，這個(gè)過(guò)程稱為光柵化描函，這是?個(gè)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為離散信號(hào)的過(guò)程

9.紋理

? ??????紋理可以理解為圖?.??家在渲染圖形時(shí)需要在其編碼填充圖?,為了使得場(chǎng)景更加逼真.?這?使?的圖?,就是常說(shuō)的紋理.但是在OpenGL,我們更加習(xí)慣叫紋理,?不是圖?

10.混合（Blending)

? ??????在測(cè)試階段之后崎苗，如果像素依然沒有被剔除，那么像素的顏?將會(huì)和幀緩沖區(qū)中顏?附著上的顏?進(jìn)?混合舀寓，混合的算法可以通過(guò)OpenGL的函數(shù)進(jìn)?指定胆数。但是OpenGL提供的混合算法是有限的，如果需要更加復(fù)雜的混合算法互墓，?般可以通過(guò)像素著?器進(jìn)?實(shí)現(xiàn)必尼，當(dāng)然性能會(huì)?原?的混合算法差?些，個(gè)人理解有點(diǎn)像iOS給RGB中紅篡撵，綠判莉，藍(lán)設(shè)置不同的值得到不同的顏色，只是這里是操作片元著色器育谬，來(lái)達(dá)到不同的顯示券盅。

11.變換矩陣(Transformation)/投影矩陣Projection?

? ? ? ? 在iOS核心動(dòng)畫中我們也會(huì)和矩陣打交到，變換矩陣顧名思義就是對(duì)圖像/圖形的放大/縮小/平移/選裝等座處理膛檀。

????????投影矩陣就是?于將3D坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為?維屏幕坐標(biāo),實(shí)際線條也將在?維坐標(biāo)下進(jìn)?繪制 ? ?

12.渲染上屏/交換緩沖區(qū)(SwapBuffer)? ? ?

? ????渲染緩沖區(qū)?般映射的是系統(tǒng)的資源?如窗?锰镀。如果將圖像直接渲染到窗?對(duì)應(yīng)的渲染緩沖區(qū)，則可以將圖像顯示到屏幕上咖刃。

??????但是泳炉，值得注意的是，如果每個(gè)窗?只有?個(gè)緩沖區(qū)嚎杨，那么在繪制過(guò)程中屏幕進(jìn)?了刷新花鹅，窗?可能顯示出不完整的圖像

??????為了解決這個(gè)問題，常規(guī)的OpenGL程序?少都會(huì)有兩個(gè)緩沖區(qū)枫浙。顯示在屏幕上的稱為屏幕緩沖區(qū)翠胰，沒有顯示的稱為離屏緩沖區(qū)。在?個(gè)緩沖區(qū)渲染完成之后自脯，通過(guò)將屏幕緩沖區(qū)和離屏緩沖區(qū)交換之景，實(shí)現(xiàn)圖像在屏幕上的顯示。

??????由于顯示器的刷新?般是逐?進(jìn)?的膏潮，因此為了防?交換緩沖區(qū)的時(shí)候屏幕上下區(qū)域的圖像分屬于兩個(gè)不同的幀锻狗，因此交換?般會(huì)等待顯示器刷新完成的信號(hào)，在顯示器兩次刷新的間隔中進(jìn)?交換焕参，這個(gè)信號(hào)就被稱為垂直同步信號(hào)轻纪，這個(gè)技術(shù)被稱為垂直同步

??????使?了雙緩沖區(qū)和垂直同步技術(shù)之后，由于總是要等待緩沖區(qū)交換之后再進(jìn)?下?幀的渲染叠纷，使得幀率?法完全達(dá)到硬件允許的最??平刻帚。為了解決這個(gè)問題，引?了三緩沖區(qū)技術(shù)涩嚣，在等待垂直同步時(shí)崇众，來(lái)回交替渲染兩個(gè)離屏的緩沖區(qū)掂僵，?垂直同步發(fā)?時(shí)，屏幕緩沖區(qū)和最近渲染完成的離屏緩沖區(qū)交換顷歌，實(shí)現(xiàn)充分利?硬件性能的?的

13.坐標(biāo)系

? ? ? OpenGl常見的坐標(biāo)系有:

????????1. Object or model coordinates（物體或模型坐標(biāo)系）每一個(gè)實(shí)物都有自己的坐標(biāo)系锰蓬，在高中數(shù)學(xué)中，以自身建立的坐標(biāo)系眯漩，自身坐標(biāo)系由世界坐標(biāo)系平移而來(lái)

????????2. World coordinates（世界坐標(biāo)系）個(gè)人理解為地球相對(duì)自己建立的坐標(biāo)系芹扭，地球上所有生物都處于這個(gè)坐標(biāo)系當(dāng)中

????????3. Eye (or Camera) coordinates（眼（或相機(jī)）坐標(biāo)系）

? ? ? ? 4. Normalized device coordinates（標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備坐標(biāo)系）

? ? ? ? 5. Window (or screen) coordinates（.窗口（或屏幕）坐標(biāo)系）個(gè)人理解為iOS下

? ? ? ? 6.Clip coordinates（裁剪坐標(biāo)系）主要作用是當(dāng)圖形/圖像超出時(shí)夕土，按照這個(gè)坐標(biāo)系裁剪纬朝，裁剪好之后轉(zhuǎn)換到screen坐標(biāo)系

14.正投影/透視投影

? ? ????正投影:類似于照鏡子预皇，1:1形成圖形大小签财，這里不做重點(diǎn)講解

? ? ? ? 透視投影:在OpenGL中未蝌，如果想對(duì)模型進(jìn)行操作寄锐，就要對(duì)這個(gè)模型的狀態(tài)(當(dāng)前的矩陣)乘上這個(gè)操作對(duì)應(yīng)的一個(gè)矩陣.如果乘以變換矩陣(平移, 縮放, 旋轉(zhuǎn)), 那相乘之后, 模型的位置被變換;如果乘以投影矩陣(將3D物體投影到2D平面), 相乘后, 模型的投影方式被設(shè)置;如果乘以紋理矩陣(), 模型的紋理方式被設(shè)置.而用來(lái)指定乘以什么類型的矩陣, 就是glMatriMode(GLenummode);glMatrixMode有3種模式: GL_PROJECTION 投影, GL_MODELVIEW 模型視圖, GL_TEXTURE 紋理.所以掩幢，在操作投影矩陣以前缤骨，需要調(diào)用函數(shù)：glMatrixMode(GL_PROJECTION); //將當(dāng)前矩陣指定為投影矩陣然后把矩陣設(shè)為單位矩陣

最后附上一篇搭建OpenGl的文章：http://www.reibang.com/p/43ae1587f45b