OpenGL渲染架构

OpenGL渲染架构

OpenGL渲染架构

在GPU上的渲染流程

渲染流程

GPU渲染流程：

设置顶点数据和其他参数。
在顶点着色器中进行运算得到裁剪坐标。
细分着色器、几何着色器，不可自定义，跳过。
图元设置，根据设置构成点、线、三角形。
裁剪，裁剪掉超出显示区域的部分。
光栅化, 将图源栅格化为一个个的像素点。
片元着色器，将对应的栅格(像素)填充为具体的颜色。
渲染图像。

1、模块

分为客户端和服务端，与我们通常定义的有差别

• Client：是指常见的iOS代码和OpenGL API方法，这部分是在CPU中运行
• Server：是指OpenGL底层的渲染等处理，是运行在GPU中的

2、数据传递

数据传递通道有三种 Attribute、Uniform、Texture Data。

通道名称	可传入着色器	特点
Attributes	顶点着色器	1、只能将数据直接传递到顶点着色器，不能直接传递到片元着色器，但是可以通过顶点着色器间接传递给片元着色器。2、传递的通常是经常发生变化的数据，例如颜色数据、顶点数据、光照法线、纹理坐标
Uniforms	顶点着色器、片元着色器	传递的通常是比较统一的批次数据，不经常发生变动的数据
Texture Data	顶点着色器、片元着色器	顶点着色器主要是处理顶点数据的，我们将纹理数据传过去并没有多大的意义。而纹理的处理的逻辑主要是在片元着色器中进行的

3、投影方式

正投影（Orthographic Projection）：物体在屏幕上的大小和实际大小相同

GLFrumstum::SetOrthographic(GLfloat xMax,GLfloat yMin,GLfloat yMax,GLfloat zMin,GLfloat zMax);

透视投影（Perspective Projection）：远处的物体看上去比近处的物体更小一些，在模拟和3D动画中，这种投影能够获得最大程度的逼真感。

GLFrustum::SetPerspective(float fFov,float fAspect,float fNear,float fFar);
参数：
fFov：垂直方向上的视场角度
fAspect：窗口的宽度与高度的纵横比
fNear：近裁剪面距离
fFar：远裁剪面距离

纵横比 = 宽(w)/高(h)

4、基本图元

基本图元

5、存储着色器

存储着色器是由GLShaderManager来进行管理的,试用前必须要先初始化

// GLShaderManager 的初始化 
GLShaderManager shaderManager;
shaderManager.InitializeStockShaders();

1、单元着色器：最简单的一种着色器

//着色器所有的方法名字都是用 UserStockShader
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY,GLfloat vColor[4]);
参数1: 存储着色种类-单元着色器
参数2: 颜色

使用场景：绘制默认OpenGL坐标系(-1,1)下图形，图形所有片段都会以一种颜色填充

2、平面着色器： 它是用的最多的一种

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_FLAT,GLfloat mvp[16],GLfloat vColor[4]);
参数1：存储着色器种类-平面着色器
参数2：允许变化的4*4矩阵
参数3：颜色

使用场景：在绘制图形时，可以应用变换(模型/投影变化).

3、上色着色器

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_SHADED,GLfloat mvp[16]);
参数1：存储着色器种类-上色着色器
参数2：允许变化的4*4矩阵

使用场景：在绘制图形时，可以应用变换(模型/投影变化) 颜色将会平滑地插入到顶点之间称为平滑着色.

4、默认光源着色器

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_LIGHT,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vColor[4]);
参数1：存储着色器种类-默认光源着色器
参数2：模型4*4矩阵
参数3：投影4*4矩阵
参数4：颜色值

使用场景：在绘制图形时，可以应用变换(模型/投影变化) 这种着色器会使绘制的图形产生阴影和光照的效果.

5、点光源着色器

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vLightPos[3],GLfloat vColor[4]);
参数1：存储着色器种类-点光源着色器
参数2：模型4*4矩阵
参数3：投影4*4矩阵
参数4：点光源的位置
参数5：颜色值

使用场景：在绘制图形时，可以应用变换(模型/投影变化) 这种着色器会使绘制的图形产生阴影和光照的效果.它与默认光源着色器非常相似，区别只是光源位置可能是特定的。

6、纹理替换矩阵着色器

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_REPLACE,GLfloat mvMatrix[16],GLint nTextureUnit);
参数1：存储着色器种类-点光源着色器
参数2：模型4*4矩阵
参数3：纹理单元

使用场景：在绘制图形时，可以应用变换(模型/投影变化) 这种着色器通过给定的模型试图投影矩阵。使用纹理单元来进行颜色填充，其中每个像素点的颜色是从纹理中获取的。

7、纹理调整着色器

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_MODULATE,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat vColor[4],GLint nTextureUnit);
参数1：存储着色器种类-点光源着色器
参数2：模型4*4矩阵
参数3：颜色值
参数4：纹理单元

使用场景：在绘制图形时，可以应用变换(模型/投影变化) 这种着色器通过给定的模型试图投影矩阵。着色器将一个基本色乘以一个取自纹理单元nTextureUnit的纹理。将颜色与纹理进行混合后才填充到片段中。

8、纹理光源着色器

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIFE,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vLightPos[3],GLfloat vBaseColor[4],GLint nTextureUnit);
参数1：存储着色器种类-纹理光源着色器
参数2：模型4*4矩阵
参数3：投影4*4矩阵
参数4：点光源位置
参数5：颜色值(几何图形的基本色)
参数6：纹理单元

使用场景：在绘制图形时，可以应用变换(模型/投影变化) 这种着色器通过给定的模型试图投影矩阵。着色器将一个纹理通过漫反射照明计算进行调整(相乘)。