1非凌、 圖形框架
OpenGL(Open Graphics Library)
是?個跨編程語言、跨平臺的編程圖形程序接口荆针,它將計算機的資源抽象稱為?個OpenGL
的對象敞嗡,對這些資源的操作抽象為?個的OpenGL
指令颁糟。
OpenGL ES (OpenGL for Embedded Systems)
是 OpenGL
三維圖形 API
的?集,針對手機喉悴、 PDA
和游戲主機等嵌入式設(shè)備而設(shè)計棱貌,去除了許多不必要和性能較低的API
接?。
Metal
是Apple
為了解決3D
渲染?推出的新的平臺技術(shù)框架箕肃,能夠為 3D
圖像提? 10 倍的渲染性能婚脱。
2、專業(yè)名詞
- 狀態(tài)機和上下文(
context
)
OpenGL
本身就是一個大狀態(tài)機,可以記錄自己的狀態(tài)勺像,有很多變量可以設(shè)置以便我們控制其操作障贸。OpenGL
的狀態(tài)通常被稱為上下文(context
)。我們在操作OpenGL
的時候就是通過改變其狀態(tài)來改變其運行的上下文吟宦,這樣OpenGL
就能給我們想要的結(jié)果了篮洁。
比如如果想要繪制線而不是三角形時,我們通過改變一些設(shè)置告訴OpenGL
應(yīng)該如何繪制的上下文變量來改變OpenGL
的狀態(tài)
-
VertexArray
(頂點數(shù)組)和VertexBuffer
(頂點緩沖區(qū))
OpenGL
中的圖像都是由點殃姓、線袁波、三角形3種圖元組成。頂點數(shù)組就是在調(diào)用繪制方法的時候蜗侈,開發(fā)者可以通過設(shè)定函數(shù)指針傳入頂點數(shù)據(jù)篷牌,而頂點緩沖區(qū)的作用是提高繪制性能,提前分配一塊顯存宛篇,將頂點數(shù)據(jù)預(yù)先傳入到顯存當中娃磺。在調(diào)用繪制方法的時候就可以直接從顯存當中讀取頂點數(shù)據(jù)。
- 渲染(
Rendering
)
將圖形/圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成2D空間圖像的操作
著色器程序(
Shader
)
常見的著色器有 頂點著色器(VertexShader
)叫倍、?段著色器 (FragmentShader
) 偷卧、幾何著色器 (GeometryShader
),曲?細分著色器(TessellationShader
)
著色器程序是由OpenGL
通過編譯吆倦、鏈接等步驟生成听诸,同時包含頂點著色器和?段著色器 的運算邏輯,繪制的過程中蚕泽,首先由頂點著?器對傳入的頂點數(shù)據(jù)進?運算晌梨。再通過圖元裝配,將頂點轉(zhuǎn)換為圖元须妻。然后進?光柵化仔蝌,將圖元這種?量圖形,轉(zhuǎn)換為柵格化數(shù)據(jù)荒吏。最后敛惊,將柵格化數(shù)據(jù)傳入?段著?器中進行運算。?段著?器會對柵格化數(shù)據(jù)中的每一個像素進行運算绰更,并決定像素的顏?頂點著色器(
VertexShader
)
?般?來處理圖形每個頂點變換(旋轉(zhuǎn)/平移/投影等)瞧挤,并行計算锡宋,且運算過程中?法訪問其他頂點的數(shù)據(jù)?段著色器 (
FragmentShader
)
一般?來處理圖形中每個像素點顏?計算和填充,并行計算特恬,且運算過程中?法訪問其他頂點的數(shù)據(jù)执俩。管線
管線是一個抽象概念,OpenGL
在顯卡的處理過程中會嚴格按照一定的步驟順序依次執(zhí)行癌刽,把這個執(zhí)行的過程就稱之為管線固定管線/存儲著色器
在早期的OpenGL
版本中封裝了很多著色器程序(光照役首、坐標變換、裁剪等等)妒穴,這些著色器程序開發(fā)者只能調(diào)用但不能修改宋税,所以我們也稱這些為固定管線/存儲著色器,但是由于OpenGL
的使?場景?常豐富讼油,固定管線/存儲著?器?法完成每一個業(yè)務(wù)杰赛,后期變成了可編程的形式。GLSL(OpenGL Shading Language)
它是在OpenGL
中?來著?編程的語?矮台,是在圖形卡的GPU上
執(zhí)?的乏屯。代替了固定的渲染管線的?部分,使渲染管線中不同層次具有可編程性瘦赫。?如:視圖轉(zhuǎn)換辰晕、投影轉(zhuǎn)換等。GLSL(GL Shading Language)
的著?器代碼分成頂點著?器(Vertex Shader
)和?段著?器(Fragment
)确虱。光柵化(
Rasterization
)
?種將把頂點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為片元過程含友,也可以理解為?何圖元變?yōu)槎S圖像的過程,該過程包含了兩部分,一是決定窗?坐標中的哪些整型柵格區(qū)域被基本圖元占?校辩,二是分配一個顏?值和?個深度值到各個區(qū)域窘问。紋理(
Texture
)
在渲染圖形時需要在頂點圍成的區(qū)域中填充圖?,這個圖片在OpenGL
中稱之為紋理混合(
Blending
)
在測試階段之后宜咒,如果像素依然沒有被剔除惠赫,那么像素的顏?將會和幀緩沖區(qū)中顏?附著上的顏色進?混合,混合的算法可以通過OpenGL
的函數(shù)進行指定故黑。但是OpenGL
提供的混合算法有限儿咱。如果需要更加復(fù)雜的混合算法,一般可以通過片段著?器進?實現(xiàn)场晶,當然性能會?原?的混合算法差?些混埠。變換矩陣(
Transformation
)
用于變換圖形的位置大小,比如平移诗轻、縮放钳宪、旋轉(zhuǎn)等等。投影矩陣(
Projection
)
?于將3D坐標轉(zhuǎn)換為2D坐標進行繪制。渲染上屏/交換緩沖區(qū)(
SwapBuffer
)
如果每個窗?只有?個緩沖區(qū)使套,若在繪制過程中屏幕進?了刷新,窗?可能顯示出不完整的圖像鞠柄。為了解決這個問題侦高,常規(guī)的OpenGL
程序?少都會有兩個緩沖區(qū)。
垂直同步:由于顯示器的刷新?般是逐?進?的厌杜,為了防?交換緩沖區(qū)的時候屏幕上下區(qū)域的圖像分屬于兩個不同的幀奉呛,交換一般會等待顯示器刷新完成的信號,在顯示器器兩次刷新的間隔中進?交換夯尽,這個信號就被稱為垂直同步信號瞧壮,這個技術(shù)被稱為垂直同步。
三緩沖區(qū)技術(shù):使用了雙緩沖區(qū)和垂直同步技術(shù)之后匙握,由于總是要等待緩沖區(qū)交換之后再進?下?幀的渲染咆槽,使得幀率無法完全達到硬件允許的最??平。為了解決這個問題圈纺,引?了三緩沖區(qū)技術(shù)秦忿。在等待垂直同步時,來回交替渲染兩個離屏的緩沖區(qū)蛾娶,?垂直同步發(fā)?生時灯谣,屏幕緩沖區(qū)和最近渲染完成的離屏緩沖區(qū)交換,實現(xiàn)充分利利?硬件性能的?的蛔琅。