OpenGL上下文context

• 在應(yīng)?程序調(diào)用任何OpenGL的指令之前戒幔，需要安排首先創(chuàng)建?個(gè)OpenGL的 上下文。這個(gè)上下?是一個(gè)非常龐大的狀態(tài)機(jī)土童，保存了OpenGL中的各種狀態(tài)诗茎，這也是OpenGL指令執(zhí)?的基礎(chǔ)
• OpenGL的函數(shù)不管在哪個(gè)語(yǔ)言中，都是類(lèi)似C語(yǔ)?一樣的面向過(guò)程的函數(shù)献汗，本質(zhì)上都是對(duì)OpenGL上下文這個(gè)龐?的狀態(tài)機(jī)中的某個(gè)狀態(tài)或者對(duì)象進(jìn)行操作钧排，當(dāng)然你得首先把這個(gè)對(duì)象設(shè)置為當(dāng)前對(duì)象摹迷。因此重抖，通過(guò)對(duì) OpenGL指令的封裝宴偿，是可以將OpenGL的相關(guān)調(diào)用封裝成為?個(gè)面向?qū)ο蟮膱D形API
• 由于OpenGL上下文是?個(gè)巨大的狀態(tài)機(jī)，切換上下文往往會(huì)產(chǎn)?較大的開(kāi)銷(xiāo)刃麸，但是不同的繪制模塊醒叁，可能需要使?完全獨(dú)?的狀態(tài)管理。因此，可以在應(yīng)用程序中分別創(chuàng)建多個(gè)不同的上下?把沼，在不同線(xiàn)程中使?不同的上下?啊易，上下?之間共享紋理、緩沖區(qū)等資源饮睬。這樣的方案租谈，會(huì)?反復(fù)切換上下文，或者?量修改渲染狀態(tài)捆愁，更加合理?效.

OpenGL狀態(tài)機(jī)

• 狀態(tài)機(jī)是理論上的一種機(jī)器.這個(gè)?常難以理解.所以我們把這個(gè)狀態(tài)機(jī)這么理解.狀態(tài)機(jī)描述了一個(gè)對(duì)象在其生命周期內(nèi)所經(jīng)歷的各種狀態(tài)割去，狀態(tài)間的轉(zhuǎn)變，發(fā)生轉(zhuǎn)變的動(dòng)因昼丑，條件及轉(zhuǎn)變中所執(zhí)行的活動(dòng)呻逆。或者說(shuō)菩帝，狀態(tài)機(jī)是一種行為咖城，說(shuō)明對(duì)象在其生命周期中響應(yīng)事件所經(jīng)歷的狀態(tài)序列以及對(duì)那些狀態(tài)事件的響應(yīng)。因此具有以下特點(diǎn):
  • 有記憶功能呼奢，能記住其當(dāng)前的狀態(tài)
  • 可以接收輸入宜雀，根據(jù)輸入的內(nèi)容和?己的原先狀態(tài)，修改?己當(dāng)前狀態(tài)握础，并且可以有對(duì)應(yīng)輸出
  • 當(dāng)進(jìn)?特殊狀態(tài)(停機(jī)狀態(tài))的時(shí)候辐董，便不再接收輸入，停止工作
• 類(lèi)推到OpenGL中可以這么理解：
  • OpenGL可以記錄?己的狀態(tài)(如當(dāng)前所使?的顏色禀综、是否開(kāi)啟了混合功能等）
  • OpenGL可以接收輸入(當(dāng)調(diào)用OpenGL函數(shù)的時(shí)候简烘，實(shí)際上可以看成 OpenGL在接收我們的輸入)，如我們調(diào)用glColor3f定枷，則OpenGL接收到這個(gè)輸入后會(huì)修改?己的“當(dāng)前顏?”這個(gè)狀態(tài)
  • OpenGL可以進(jìn)?停止?fàn)顟B(tài)夸研，不再接收輸入。在程序退出前依鸥，OpenGL總會(huì)先停止?作的

渲染Rendering

• 將圖形/圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成3D空間圖像操作叫做渲染

頂點(diǎn)數(shù)組(VertexArray)和頂點(diǎn)緩沖區(qū)(VertexBuffer)

• 畫(huà)圖一般是先畫(huà)好圖像的骨架，然后再往?架?面填充顏?悼沈，這對(duì)于 OpenGL也是一樣的贱迟。頂點(diǎn)數(shù)據(jù)就是要畫(huà)的圖像的?架，和現(xiàn)實(shí)中不同的 是絮供，OpenGL中的圖像都是由圖元組成衣吠。在OpenGLES中，有3種類(lèi)型的圖元:點(diǎn)壤靶、線(xiàn)缚俏、三?形。那這些頂點(diǎn)數(shù)據(jù)最終是存儲(chǔ)在哪?的呢?開(kāi)發(fā)者可以選擇設(shè)定函數(shù)指針，在調(diào)?繪制方法的時(shí)候忧换，直接由內(nèi)存?zhèn)?頂點(diǎn)數(shù)據(jù)恬惯，也就是說(shuō)這部分?jǐn)?shù)據(jù)之前是存儲(chǔ)在內(nèi)存當(dāng)中的，被稱(chēng)為頂點(diǎn)數(shù)組亚茬。?性能更?高的做法是酪耳，提前分配?塊顯存，將頂點(diǎn)數(shù)據(jù)預(yù)先傳入到顯存當(dāng)中刹缝。這部分的顯存碗暗，就被稱(chēng)為頂點(diǎn)緩沖區(qū)
• 頂點(diǎn)指的是我們?cè)诶L制一個(gè)圖形時(shí),它的頂點(diǎn)位置數(shù)據(jù).而這個(gè)數(shù)據(jù)可以直接存儲(chǔ)在數(shù)組中或者將其緩存到GPU

管線(xiàn)

• 在OpenGL下渲染圖形,就會(huì)有經(jīng)歷?個(gè)?個(gè)節(jié)點(diǎn).?這樣的操作可以理解為管線(xiàn).可以想象成流?線(xiàn).每個(gè)任務(wù)類(lèi)似流水線(xiàn)般執(zhí)?.任務(wù)之間有先后順序. 管線(xiàn)是一個(gè)抽象的概念，之所以稱(chēng)之為管線(xiàn)是因?yàn)轱@卡在處理數(shù)據(jù)的時(shí)候是按照一個(gè)固定的順序來(lái)的梢夯，而且嚴(yán)格按照這個(gè)順序言疗，這個(gè)順序是不不能打破的

固定管線(xiàn)/存儲(chǔ)著色器

• 在早期的OpenGL 版本,它封裝了很多種著?器程序塊內(nèi)置的一段包含了光照、坐標(biāo)變換颂砸、裁剪等諸多功能的固定shader程序來(lái)完成,幫助開(kāi)發(fā)者來(lái)完成圖形的渲染. 而開(kāi)發(fā)者只需要傳入相應(yīng)的參數(shù),就能快速完成圖形的渲染. 類(lèi)似于iOS開(kāi)發(fā)會(huì)封裝很多API,而我們只需要調(diào)用,就可以實(shí)現(xiàn)功能.不需要關(guān)注底層實(shí)現(xiàn)原理
• 但是由于OpenGL 的使用場(chǎng)景?常豐富,固定管線(xiàn)或存儲(chǔ)著?器無(wú)法完成每一個(gè)業(yè)務(wù).這時(shí)就可將相關(guān)部分開(kāi)放成可編程的非固定管線(xiàn)

著?器程序Shader

• 為了全面的將固定渲染管線(xiàn)架構(gòu)變?yōu)榱丝删幊啼秩竟芫€(xiàn)噪奄，因此，OpenGL在 際調(diào)用繪制函數(shù)之前沾凄，還需要指定?個(gè)由shader編譯成的著?器程序梗醇。常見(jiàn)的著?器主要有頂點(diǎn)著?器(VertexShader)，?元著?器 (FragmentShader)/像素著?器(PixelShader)撒蟀，幾何著?器 (GeometryShader)叙谨，曲?細(xì)分著?器(TessellationShader)。?元著?器和像素著?器只是在OpenGL和DX中的不同叫法而已保屯∈指海可惜的是，直到 OpenGLES 3.0姑尺，依然只?持了頂點(diǎn)著?器和?元著?器這兩個(gè)最基礎(chǔ)的著?器竟终。
• OpenGL在處理shader時(shí)，和其他編譯器一樣切蟋。通過(guò)編譯统捶、鏈接等步驟，?成了著?器程序(glProgram)柄粹，著?器程序同時(shí)包含了頂點(diǎn)著?器和?元著?器的運(yùn)算邏輯喘鸟。在OpenGL進(jìn)?繪制的時(shí)候，首先由頂點(diǎn)著?器對(duì)傳?的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)?運(yùn)算驻右。再通過(guò)圖元裝配什黑，將頂點(diǎn)轉(zhuǎn)換為圖元。然后進(jìn)?光柵化堪夭，將圖元這種?量圖形愕把，轉(zhuǎn)換為柵格化數(shù)據(jù)拣凹。最后，將柵格化數(shù)據(jù)傳入?元著?器中進(jìn)?運(yùn)算恨豁。?元著?器會(huì)對(duì)柵格化數(shù)據(jù)中的每一個(gè)像素進(jìn)?運(yùn)算嚣镜，并決定像素的顏?

頂點(diǎn)著?器VertexShader

• ?般用來(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。頂點(diǎn)著?器是逐頂點(diǎn)運(yùn)算的程序圣絮，也就是說(shuō)每個(gè)頂點(diǎn)數(shù)據(jù)都會(huì)執(zhí)?一次頂點(diǎn)著?器祈惶，當(dāng)然這是并行的，并且頂點(diǎn)著?器運(yùn)算過(guò)程中無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)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)變換扮匠、逐頂點(diǎn)光照運(yùn)算等等捧请。頂點(diǎn)坐標(biāo)由自身坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到歸一化坐標(biāo)系的運(yùn)算，就是在這里發(fā)生的

?元著?器 FragmentShader

• 一般用來(lái)處理圖形中每個(gè)像素點(diǎn)顏?計(jì)算和填充
• ?元著?器是OpenGL中用于計(jì)算?元(像素)顏?的程序棒搜。?元著?器是逐像素運(yùn)算的程序疹蛉，也就是說(shuō)每個(gè)像素都會(huì)執(zhí)?一次?元著?器，當(dāng)然也是并?的

GLSL(OpenGL Shading Language)

• OpenGL著色語(yǔ)言(OpenGL Shading Language)是用來(lái)在OpenGL中著?編程的語(yǔ)言力麸，也即開(kāi)發(fā)?員寫(xiě)的短小的自定義程序可款，他們是在圖形卡的GPU上執(zhí)行的，代替了固定的渲染管線(xiàn)的?部分克蚂，使渲染管線(xiàn)中不同層次具有可編程性闺鲸。比如:視圖轉(zhuǎn)換、投影轉(zhuǎn)換等埃叭。GLSL(GL Shading Language)的著?器代碼分成2個(gè)部分: Vertex Shader(頂點(diǎn)著?器)和Fragment(?元著?器)

光柵化

• 是把頂點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為片元的過(guò)程摸恍，具有將圖轉(zhuǎn)化為一個(gè)個(gè)柵格組成的圖象的作用，特點(diǎn)是每個(gè)元素對(duì)應(yīng)幀緩沖區(qū)中的一像素
• 光柵化就是把頂點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為片元的過(guò)程赤屋。片元中的每一個(gè)元素對(duì)應(yīng)于幀緩沖區(qū)中的?個(gè)像素

紋理

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