OpenGL 術語了解

在學習 OpenGL 之前,我們先來了解一下涉及到的一些術語名詞逛漫。

1黑低、渲染

將數學和圖形數據轉換成 3D 空間圖像的操作叫做渲染(Rendering)。當這個術語作為動詞使用時尽楔,指的是計算機創(chuàng)建三維圖像時所經歷的過程投储。它也作為名詞使用第练,指的僅僅是最終的圖像作品阔馋。

2、變換(Transformation)和投影(Projection)

變換和投影.png

如上圖顯示的是用線條繪制的一個放置在一個平面上的立方體娇掏。

  • 變換:通過 變換(Transformation)呕寝,或者說旋轉這些點,并在他們之間繪制線段婴梧,我們就能在平面的 2D 屏幕上創(chuàng)造出一個 3D 世界的錯覺下梢。
  • 頂點: 這些點本身叫做 頂點(Vertices,單數為 Vertex)塞蹭,他們能通過一種稱為 變換矩陣(Transformation Matrix)的數學結構進行旋轉孽江。
    另外還有一種矩陣叫 投影矩陣(Projection Matrix),用于將 3D 坐標轉換成二維屏幕坐標番电,實際的線條也將在二維屏幕坐標上進行繪制岗屏。
  • 投影(Projection):用于創(chuàng)建幾何圖形的3D坐標將投影到一個2D表面(窗口背景)。
  • 正投影(Orthographic Projection)或平行投影:物體在屏幕上的大小和實際大小相同漱办,不管是遠還是近这刷。
  • 透視投影(Perspective Projection):遠處的物體看上去比近處的物體更小一些,在模擬和3D動畫中娩井,這種投影能夠獲得最大程度的逼真感暇屋。

3、頂點洞辣、片元咐刨、圖元和光柵化

過程:頂點—> 圖元 —> 片元—> 像素

頂點—> 圖元:

幾何頂點被組合為圖元(點,線段或多邊形)扬霜,然后圖元被合成片元定鸟,最后片元被轉換為幀緩存中的象素數據。

圖元 —> 片元:

圖元被分幾步轉換為片元:圖元被適當的裁剪畜挥,顏色和紋理數據也相應作出必要的調整仔粥,相關的坐標被轉換為窗口坐標。最后,光柵化將裁剪好的圖元轉換為片元躯泰。
1) 裁剪
2) 轉換到窗口坐標
3) 光柵化
光柵化是將一個圖元轉變?yōu)橐粋€二維圖象(其實只是布滿平面谭羔,沒有真正的替換幀緩存區(qū))的過程。二維圖象上每個點都包含了顏色麦向、深度和紋理數據瘟裸。將該點和相關信息叫做一個 片元(fragment)。(這就是片元和像素之間的關鍵區(qū)別诵竭,雖然兩者的直觀印象都是的像素话告,但是片元比像素多了許多信息,在光柵化中紋理映射之后圖元信息轉化為了像素)

片元—> 像素:

1)象素所有權(ownership)檢測
2)裁剪檢測
3)Alpha檢測
4)模版檢測
5)深度檢測
6)融合
7)抖動
8)邏輯操作

剪裁投影光柵化.png

著色:沿著頂點之間改變顏?色值卵慰,能夠輕松創(chuàng)建光照照射到一個立方體的效果沙郭。著色器(Shader)則是在圖形硬件上執(zhí)行的單獨程序,用來處理頂點和執(zhí)行光柵化任務裳朋。

紋理貼圖(Texture Mapping):將紋理理圖?片附著到你繪圖的圖像上病线。一個紋理就是一副用來貼到三角形或多邊形上的圖片。

混合(Blending):顏?色混合效果鲤嫡。

4送挑、狀態(tài)機

狀態(tài)機 就是一種存在于理論中的機器,它具有以下的特點:

  1. 它有記憶的能力暖眼,能夠記住自己當前的狀態(tài)惕耕。
  2. 它可以接收輸入,根據輸入的內容和自己的狀態(tài)诫肠,修改自己的狀態(tài)司澎,并且可以得到輸出。
  3. 當它進入某個特殊的狀態(tài)(停機狀態(tài))的時候区赵,它不再接收輸入惭缰,停止工作。

理論說起來很抽象笼才,但實際上是很好理解的漱受。
首先,從本質上講骡送,我們現在的 電腦 就是典型的狀態(tài)機昂羡。可以對照理解:

  1. 電腦的存儲器(內存摔踱、硬盤等等)虐先,可以記住電腦自己當前的狀態(tài)(當前安裝在電腦中的軟件、保存在電腦中的數據派敷,其實都是二進制的值蛹批,都屬于當前的狀態(tài))撰洗。
  2. 電腦的輸入設備接收輸入(鍵盤輸入、鼠標輸入腐芍、文件輸入)差导,根據輸入的內容和自己的狀態(tài)(主要指可以運行的程序代碼),修改自己的狀態(tài)(修改內存中的值)猪勇,并且可以得到輸出(將結果顯示到屏幕)设褐。
  3. 當它進入某個特殊的狀態(tài)(關機狀態(tài))的時候,它不再接收輸入泣刹,停止工作助析。

OpenGL 也可以看成這樣的一種機器。讓我們先對照理解一下:

  1. OpenGL 可以記錄自己的狀態(tài)(比如:當前所使用的顏色椅您、是否開啟了混合功能外冀,等等,這些都是要記錄的)
  2. OpenGL 可以接收輸入(當我們調用 OpenGL 函數的時候襟沮,實際上可以看成 OpenGL 在接收我們的輸入)锥惋,根據輸入的內容和自己的狀態(tài)昌腰,修改自己的狀態(tài)开伏,并且可以得到輸出(比如我們調用glColor3f,則 OpenGL 接收到這個輸入后會修改自己的“當前顏色”這個狀態(tài)遭商;我們調用glRectf固灵,則 OpenGL 會輸出一個矩形)
  3. OpenGL 可以進入停止狀態(tài),不再接收輸入劫流。這個可能在我們的程序中表現得不太明顯巫玻,不過在程序退出前,OpenGL 總會先停止工作的祠汇。

簡單總結就是:OpenGL 是一個 狀態(tài)機仍秤,它保持自身的狀態(tài),除非用戶輸入一條命令讓它改變狀態(tài)可很。

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