OpenGL入門

寫在前面:

最近項(xiàng)目要做視頻編輯功能项鬼,需要用到GPUImage,但是GPUImage又要用到OpenGL ES的知識,于是就從最上層一直追代碼追到了OpenGL里,發(fā)現(xiàn)OpenGL能做的事情太多了餐胀!而且代碼看起來很復(fù)雜,完全的晦澀難懂瘤载。被OpenGL里面的語句搞得一個(gè)頭兩個(gè)大否灾,一會兒gen一下,一會兒bind一下鸣奔,一會兒又active一下墨技。這里總結(jié)下網(wǎng)上的教程,希望對OpenGL有更好的理解溃蔫。

先來解釋下OpenGL為什么會射擊這么多的操作順序健提。這是因?yàn)楹臀椰F(xiàn)在使用的C++,Object-C這種面向?qū)ο蟮恼Z言不同琳猫,OpenGL中的大多數(shù)函數(shù)使用了一種基于狀態(tài)的方法伟叛,大多數(shù)的OpenGL對象都需要在使用前把該對象綁定到context上。這里有兩個(gè)新名詞——OpenGL對象Context脐嫂。

Context

Context是個(gè)非常抽象的概念统刮,我理解的是有點(diǎn)像iOS中的畫布(CGContextRef),也可以把它理解成一個(gè)包含了所有OpenGL狀態(tài)的對象账千。如果我們把一個(gè)Context銷毀了侥蒙,那么OpenGL也不復(fù)存在。

OpenGL對象

我們可以吧OpenGL對象理解成一個(gè)狀態(tài)的集合匀奏,它負(fù)責(zé)管理它下屬的所有狀態(tài)鞭衩。當(dāng)然,除了狀態(tài)娃善,OpenGL對象還會存儲其他數(shù)據(jù)论衍。注意,這些狀態(tài)和context中的狀態(tài)并不重合聚磺,只有把一個(gè)OpenGL對象綁定到context上時(shí)坯台,OpenGL對象的各種狀態(tài)才會映射到context的狀態(tài)。因此瘫寝,這時(shí)如果我們改變了context的狀態(tài)蜒蕾,那么也會影響這個(gè)對象,而相反的焕阿,依賴這些context狀態(tài)的函數(shù)也會使用存儲這個(gè)對象上的數(shù)據(jù)咪啡。

因此,OpenGL對象的綁定既可能是為了修改該對象的狀態(tài)(大多數(shù)對象需要綁定到context上才可以改變它的狀態(tài))暮屡,也可能是為了讓context渲染時(shí)使用它的狀態(tài)撤摸。

畫了一個(gè)圖,僅供理解。圖中灰色的方塊代表各種狀態(tài)愁溜,箭頭表示把一個(gè)OpenGL對象綁定到context上后疾嗅,對應(yīng)狀態(tài)的映射。

image.png

OpenGL對象 包含了下面一些類型:Buffer Objects, Vertex Array Objects, Texttures, Framebuffer Objects等等冕象。
我們下面會講到Vertex Array Objects這個(gè)對象代承。

這些對象都有三個(gè)相關(guān)的重要函數(shù):

void glGen*(GLsizei n, GLuint *objects);

負(fù)責(zé)生成一個(gè)對象的name。而name就是這個(gè)對象的引用渐扮。

  void glDelete*(GLsizei n, const GLuint *objects);

負(fù)責(zé)銷毀一個(gè)對象论悴。

  void glBind*(GLenum target, GLuint object);

將對象綁定到context上。

關(guān)于OpenGL對象還有很多內(nèi)容墓律,可以參見官方Wiki

這里還要了解一些圖形名詞膀估。

渲染(Rendering): 計(jì)算機(jī)從模型到創(chuàng)建一張圖像的過程。OpenGL僅僅是其中一個(gè)渲染系統(tǒng)耻讽。熱愛是基于一個(gè)光柵化的系統(tǒng)察纯,其他的系統(tǒng)還有光線追蹤(但是有時(shí)也會用到OpenGL)等。

模型(Models)或者對象(Objects):這里兩者含義一樣针肥。指從幾何圖元一一點(diǎn)饼记,線,三角形中創(chuàng)建的東西慰枕,由頂點(diǎn)指定具则。

著色器(Shaders):這是一類特殊的函數(shù),在圖形硬件上執(zhí)行的具帮。我們可以理解成博肋,Shader是一些為圖形處理單元(GPU)編譯的小程序。OpenGL包含了編譯工具來把我們編寫的Shader源代碼編譯成可以在GPU上運(yùn)行的代碼蜂厅。在OpenGL中匪凡,我們可以使用四種Shader階段。最常見的就是vertext shaders——他們可以處理頂點(diǎn)數(shù)據(jù)葛峻;以及fragment shaders锹雏,它們處理光柵化后生成的fragments。vertext shadersfragment shaders是每個(gè)OpenGL程序必不可少的部分术奖。

像素(pixel):像素是我們顯示器上最小可見元素礁遵。我們系統(tǒng)中的像素被存儲在一個(gè)幀緩存(framebuffer)中。幀緩存是一塊由圖形硬件管理的內(nèi)存空間采记,用于提供給我們的顯示設(shè)備佣耐。

OpenGL坐標(biāo)系

OpenGL坐標(biāo)系是不同于UIKit坐標(biāo)系,它是這樣的

image.png

除了方向唧龄,還有一個(gè)點(diǎn)需要注意兼砖,默認(rèn)情況各個(gè)方向坐標(biāo)值范圍為(-1, 1),而不是UIKit中的(0, 320)。當(dāng)繪制點(diǎn)(320, 0)讽挟,它并不會出現(xiàn)在屏幕右上角懒叛。在SE1中,可以通過以下代碼將坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為熟悉的(320, 480)

- (void)glkView:(GLKView *)view drawInRect:(CGRect)rect {
    glViewport(0, 0, rect.size.width * 2, rect.size.height * 2);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    glOrthof(0, 320, 0, 480, -1024, 1024);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
}
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