OpenGL 渲染流程图解析

在OpenGL 中，不管是使用可编程管线还是固定管线，它的渲染架构都是由两部分组成：Client 和 Server。

OpenGL 渲染架构.jpg

在这个图中，管线分为上下两部分，上部分是客户端，下半部分是服务端。
客户端（Client）： 在CPU上所存储的一些代码，比如C/C++ 代码，OpenGL API 等。
服务端（Server）：调用GPU 芯片，把客户端的代码传递到服务端进行处理。

• 客户端是存储在CPU存储器中的，并且在应用程序中执行，或者在主系统内存的驱动程序中执行。驱动程序会将渲染命令和数组组合起来，发送给服务器执行。（在一台典型的个人计算机上，服务器实际上就是图形加速卡上的硬件和内存）
• 服务器和客户端在功能上也是异步的。它们是各自独立的软件块或硬件块。我们希望它们2个端都尽量在不停的工作。客户端不断的把数据块和命令块组合在一起输送到缓冲区，然后缓冲区就会发送到服务器执行。
• 如果服务器停止工作等待客户端，或者客户端停止工作来等待服务器做好接受更多的命令和准备，我们把这种情况称为管线停滞。

在这之前，必须先为着色器提供数据才可以继续后续渲染流程，向OpenGL 着色器传递渲染数据的方法有三种，属性（Attribute），Uniform值，纹理数据（Texture Data）。

• 属性
  属性表示经常要发生改变的，比如对每一个顶点都要作改变的数据元素。实际上，顶点位置本身就是一个属性。属性值可以是浮点数、整数、布尔数据。属性还可以是纹理坐标、颜色值、位移或者光照法线等。

  属性会从本地客户端内存中复制存储在图形硬件中的一个缓冲区上。这些属性只提供给顶点着色器使用，对于片元着色器并没有太大意义。

  注意：属性和Uniform值可以直接传给顶点着色器（Vertex Shader），属性不能直接传递给片元着色器（Fragment Shader），但是可以通过顶点着色器传递到片元着色器里面。

• Uniform 值
  Uniform 值是一种对整个批次属性都取统一值的单一值，它一般是不变的。Uniform 值可以直接传递给顶点着色器和片元着色器。uniform 值最常见的应用是在顶点渲染中设置变换矩阵。uniform 值还可以是标量类型、矢量类型或者uniform 矩阵等。Uniform 值实际上可以无数次地使用，设置一个应用于整个表面的单个颜色值，还可以设置一个时间值。在每次渲染某种类型的顶点动画时修改它。Uniform值是每个批次改变一次，而不是每个顶点改变一次。

• 纹理
  在顶点着色器、片段着色器中都可以对纹理数据进行采样和筛选。不过大多数情况下把纹理数据传给顶点着色器其实是没有必要的，因为顶点着色器并不处理太多关于纹理数据的计算。

  典型的应用场景：片段着色器对一个纹理值进行采样，然后在一个三角形表面应用渲染纹理数据。

  纹理数据，不仅仅表现在图形，很多图形文件格式都是以无符号字节（每个颜色通道8位）形式对颜色分量进行存储的。