OpenGL渲染架構(gòu)

OpenGL渲染架構(gòu)圖

上圖是根據(jù)自己的學(xué)習(xí)跟理解紊服，簡單繪制的一張結(jié)構(gòu)圖秧了。從上圖可以看出我們通過OpenGL API 來間接操作GPU

通道(傳遞數(shù)據(jù)的方式)

• attribute 屬性 (只能直接傳遞到頂點(diǎn)著色器,不能直接傳遞到片元著色器,需要間接訪問)
  顏色數(shù)據(jù)
  頂點(diǎn)數(shù)據(jù)
  紋理坐標(biāo)
  光柵法線
• uniform 值 (相對固定昵骤，可以直接傳遞到片元著色器/頂點(diǎn)著色器)
  渲染矩陣（比如YUV->RGB 的轉(zhuǎn)化矩陣）
• texture Data (可以傳遞到頂點(diǎn)著色器/片元著色器)
  濾鏡
  渲染圖形
  像素填充->顏色填充

實(shí)際開發(fā)中我們可編程的部分是Vertex Shader和Fragment Shader,而Primitive Assembly部分由OpenGL內(nèi)部完成，無法干預(yù)师痕。

正投影與透視投影

正投影：通常用來渲染2D效果,平行投影,1:1繪制,
透視投影：通常用來渲染3D效果,空間感(遠(yuǎn)小近大)
使用GLFrustum類來創(chuàng)建投影方式：

/// 創(chuàng)建正投影矩陣
/// @param xMin x軸最小值
/// @param xMax x軸最大值
/// @param yMin y軸最小值
/// @param yMax y軸最大值
/// @param zMin z軸最小值
/// @param zMax z軸最大值
void SetOrthographic(GLfloat xMin, GLfloat xMax, GLfloat yMin, GLfloat yMax, GLfloat zMin, GLfloat zMax)

/// 創(chuàng)建透視投影矩陣
/// @param fFov  垂直?方向上的視場?角度
/// @param fAspect 窗?口的寬度與?高度的縱橫?(w/h)
/// @param fNear 近裁剪?面距離
/// @param fFar 遠(yuǎn)裁剪?面距離
void SetPerspective(float fFov, float fAspect, float fNear, float fFar)

GLShaderManager存儲著色管理器

GLShaderManager:內(nèi)部封裝了很多著色器会通，通過枚舉值及對應(yīng)的參數(shù)來供開發(fā)者使用，我們不需要考慮著色器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)且無法自定義性雄，只能在應(yīng)用層操作没卸。
初始化GLShaderManager

GLShaderManager shaderManager;
shaderManager.InitializeStockShaders();

使用單元著色器

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY,GLfloat vColor[4]);

**UserStockShader()**

// nShaderID  著色器名稱(ID)
// id 對應(yīng) 所需的參數(shù)
GLint UseStockShader(GLT_STOCK_SHADER nShaderID, ...);

其它著色器列舉(主要是看下不同Shader_ID下對應(yīng)的參數(shù))

//單元著色器
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY,GLfloat vColor[4]);
//平面著色器
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_FLAT,GLfloat mvp[16],GLfloat vColor[4]);
//上色著色器
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_SHADED,GLfloat mvp[16]);
//默認(rèn)光源著色器
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vColor[4]);
//點(diǎn)光源著色器
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIEF,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vLightPos[3],GLfloat vColor[4]);
//紋理替換矩陣著色器
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_REPLACE,GLfloat mvMatrix[16],GLint nTextureUnit);
//紋理調(diào)整著色器
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_MODULATE,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat vColor[4],GLint nTextureUnit);
//紋理光源著色器
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIEF,G Lfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vLightPos[3],GLfloat vBaseColor[4],GLint nTextureUnit);
......
確實(shí)挺色的????

OpenGL圖元

圖元即基本圖形元素，是任何一個圖形表達(dá)都是由若干不同的點(diǎn)秒旋、線约计、面圖案或相同的圖案循環(huán)組合而成的。這些點(diǎn)迁筛、線煤蚌、面圖案即為基本圖形元素，簡稱圖元。OpenGL中通過不過的圖元來呈現(xiàn)不同的圖像尉桩。

9種圖元連接方式

9種圖元鏈接方式

• 設(shè)置點(diǎn)的大小

glPointSize(4.0f);

• 設(shè)置線寬

glLineWidth(2.5f);

使用

在OpenGL中通過GLBatch(是GLTools中包含的簡單容器類)批次類來設(shè)置圖元連接方式和組裝頂點(diǎn)數(shù)據(jù):

void GLBatch::Begain(GLeunm primitive,GLuint nVerts,GLuint nTexttureUnints = 0);
參數(shù)1:圖元
參數(shù)2:頂點(diǎn)數(shù) 參數(shù)3:?一組或者2組紋理理坐標(biāo)(可選)
//復(fù)制頂點(diǎn)數(shù)據(jù)(?一個由3分量量x,y,z頂點(diǎn)組成的數(shù)組) void GLBatch::CopyVerterxData3f(GLfloat *vVerts);
//復(fù)制表?面法線數(shù)據(jù)
void GLBatch::CopyNormalDataf(GLfloat *vNorms);
//復(fù)制顏?色數(shù)據(jù)
void GLBatch::CopyColorData4f(GLfloat *vColors);
//復(fù)制紋理理坐標(biāo)數(shù)據(jù)
void GLBatch::CopyTexCoordData2f(GLFloat *vTextCoords, GLuint uiTextureLayer);
//結(jié)束數(shù)據(jù)復(fù)制
void GLBatch::End(void);
//繪制圖形
void GLBatch::Draw(void);

• 使用GL_POINTS圖元方式

GLfloat vCoast[9] = {
        3,3,0,
        0,3,0,
        3,0,0
 };
 //GLBatch四部曲：Begin->Copy->End->Draw
 //用點(diǎn)的形式
 pointBatch.Begin(GL_POINTS, 3);
 pointBatch.CopyVertexData3f(vCoast);
 pointBatch.End();

這里省略了對其它圖元的舉例......具體看代碼筒占。
繪制

  // Clear the window with current clearing color 清空當(dāng)前緩存區(qū)
  glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
   
    //壓棧(記錄狀態(tài))
    modelViewMatrix.PushMatrix();
    M3DMatrix44f mCamera;
    cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera);
    
    //矩陣乘以矩陣堆棧的頂部矩陣，相乘的結(jié)果隨后簡存儲在堆棧的頂部
    modelViewMatrix.MultMatrix(mCamera);
    
    M3DMatrix44f mObjectFrame;
    //只要使用 GetMatrix 函數(shù)就可以獲取矩陣堆棧頂部的值蜘犁，這個函數(shù)可以進(jìn)行2次重載翰苫。用來使用GLShaderManager 的使用≌獬龋或者是獲取頂部矩陣的頂點(diǎn)副本數(shù)據(jù)
    objectFrame.GetMatrix(mObjectFrame);
    //矩陣乘以矩陣堆棧的頂部矩陣奏窑，相乘的結(jié)果隨后簡存儲在堆棧的頂部
    modelViewMatrix.MultMatrix(mObjectFrame);
/* GLShaderManager 中的Uniform 值——平面著色器
     參數(shù)1：平面著色器
     參數(shù)2：運(yùn)行為幾何圖形變換指定一個 4 * 4變換矩陣
     --transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix() 獲取的
     GetMatrix函數(shù)就可以獲得矩陣堆棧頂部的值
     參數(shù)3：顏色值（黑色）
     */
 shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vBlack);
  //設(shè)置點(diǎn)的大小
 glPointSize(4.0f);
 pointBatch.Draw();
 glPointSize(1.0f);
//還原到以前的模型視圖矩陣（單位矩陣）移除狀態(tài)
modelViewMatrix.PopMatrix();
// 進(jìn)行緩沖區(qū)交換，顯示到屏幕
glutSwapBuffers();

矩陣

modelViewMatrix：模型視圖矩陣
projectionMatrix：投影矩陣
transformPipeline：變換管道

//設(shè)置需要相乘的矩陣
transformPipeline.SetMatrixStacks(GLMatrixStack &mModelView, GLMatrixStack &mProjection)
//返回相乘后的結(jié)果矩陣
M3DMatrix44f transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix()

從GLFrame中獲取矩陣：

GLFrame  cameraFrame;
GLFrame  objectFrame;
//獲取觀察者矩陣
M3DMatrix44f mCamera;
cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera);
//獲取投影矩陣
M3DMatrix44f mObjectFrame;
objectFrame.GetMatrix(mObjectFrame);

矩陣的作用：讓一個數(shù)據(jù)集做批量處理的方式屈扎。比如我們的例子中讓頂點(diǎn)數(shù)據(jù)通過一個矩陣做一些批量的修改良哲；比如一個YUV * 矩陣 = RGBA。