固定管线与可编程管线的区别

• 管线: 可以理解为流水线.在课程里,我们学习到了图形渲染的流程. 这个过程就是流水线/管线

• 固定管线: 大家可以想象一下在做iOS开发过程,苹果是不是经常将很多功能封装好,只需要由开发者设置参数就可以实现. 固定管线也是如此,OpenGL 将一些效果封装好,你只需要传递相关参数就可以实现

• 可编程管线: 当固定管线不够实际开发中使用时,OpenGL 想到了一个办法,将2个着色器可以开发者借助于GLSL 语言自己编程：

  1. 顶点着色器: 处理顶点的变换.例如平移.旋转等
  2. 片元着色器: 处理光栅化后的像素点的颜色值处理. 最终将计算后的颜色填充到像素点

为什么坐标描述是正方形可是显示却不是正方形?

看如下代码：

GLfloat verts[] = {
        -0.2f, -0.2f, 0,
        0.2f, -0.2f, 0,
        0.2f, 0.2f, 0,
        -0.2f, 0.2f, 0
    };
    
    pyramidBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 4);
    pyramidBatch.CopyVertexData3f(verts);
    pyramidBatch.End();

正常情况下，看到这一步时，你肯定会想结果是个正方形，但是，结果是这样的

😄，这是为什么呢？

• 因为标准 NDC 坐标系显示到屏幕上要与窗口是映射关系
• 你映射的窗口是(600,800)所以不是正方形
• 将你映射的窗口大小改成(600,600).即可

//    glutInitWindowSize(600, 800);
glutInitWindowSize(600, 600);

片元着色器

在 OpenGL 开发中，我们说的片元着色器，片段着色器，像素着色器是同一个概念。那么片元=片段=像素？ 一个片元是否只有1个元素呢？

• 一般,我们常称为 "片元着色器"

• 当然在看书/博客/与同行交流时,会有很多其他的名称.比如:"片段着色器","像素着色器"....

• 就像别人给你一个昵称，和你的学名都是你本人一样

• 那么片元着色器到底是做什么的?

1. 主要用来处理你所渲染的图形或者图片的每一个像素点的颜值值
2. 片元着色器是在使用GPU来帮助你计算颜色值
3. 片元着色器每次只能处理1个像素点。所以如果你的图片占用了100个像素点，此时则要由GPU执行100次片元着色器
4. 如此庞大的计算量，CPU是无法完成这么大量的并行运算的，而GPU 擅长如此

渲染流程同样适用固定管线下吗?

• 首先，不管你是要固定着色器还是可编程管线。都是对图形的顶点和像素点进行处理

• 固定管线其实就把关于对顶点和像素点处理，根据需求不同封装起来而已

• 固定着色器封装下，它的内部还是要对顶点和像素点来处理

固定着色器是如何和绘制联系起来的？

shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY, vRed);

这里面设置使用的是哪种固定着色器

pyramidBatch.Draw();

这个批次容器里面存放了 图元连接方式以及顶点数据，那么着色器和批次容器是怎么关联绑定的呢？

• 需要千万记住的是OpenGL 是状态机。设置固定着色器，是针对整个OpenGL 环境来设置的。也就是说当你不改变固定着色器，在整个案例里，你都是用一种固定着色器来渲染的

• 通俗的说，例如你设置点的大小 glPointSize = 4.0 时，如果你改变，那么你整个 OpenGL 环境里绘制的图像的点大小都会为 4.0

• 那么怎么修改了? 在渲染不同图像改用不同固定着色器？

shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY, vRed);
redBatch.Draw();

shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY, vGreen);
greenBatch.Draw();

shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY, vBlue);
blueBatch.Draw();

矩阵堆栈

• 在绘图时，可以不用矩阵堆栈吗？

如果绘制比较多，没有 push&pop 是不行的，否则别的变化都作用在 modelViewMatrix 上了，modelViewMatrix 是全局的，本来不是你的也被影响了，push 的意思就是，我先占用，需要等我绘制完了，pop 是把我的变化从全局的 modelViewMatrix 的剔除掉，保持原来的模样，否则就乱套了。push&pop 就是为了把变化绘制了，还不影响整体环境，如果你不用 push 或者 pop，那你自己精细算 modelViewMatrix 的数据也是可以的，如果简单的图形计算起来可以，但是如果遇到复杂无规律可循的图形，计算量是很大的，而且相互之间还不能有影响。这些 push&pop 就可以搞定了，何乐而不为呢？😄

• ModelViewProjectionMatrix 矩阵在堆栈中充当什么样角色?

modelViewMatrix 只有一个，是全局的，大家都在用，如果你某个图形 A，他要有bcdefg变化，那么 push -> modelViewMatrix ✖️b✖️c✖️d✖️e✖️f✖️g -> pop modelViewMatrix，这时候物体 B 有个一个abc*999-366的变化，push -> modelViewMatrix✖️abc✖️999-366 ->pop -> modelViewMatrix， A 和 B 都是要有自己的变化，比如 A 必须要 bcdefg 都叉乘了才可作为 A 的最后的 modelViewMatrix 渲染，B 也是同理，你把 A 的modelViewMatrix ✖️b✖️c✖️d✖️e✖️f✖️g✖️abc✖️999-366 给 B，那就乱套了，你要的最终变化给你就行了，别人的不要管。

MultMatrix(GLFrame &frame) 和 MultMatrix(M3DMatrix44f mMatrix)

参数为 GLFrame 时

inline void MultMatrix(GLFrame& frame) {
    M3DMatrix44f m;
    frame.GetMatrix(m);
    MultMatrix(m);
}

1. MultMatrix 函数中先获取 m (M3DMatrix44f)矩阵;
2. 实现矩阵相乘(调用MultMatrix(M3DMatrix44f mMatrix));

参数为 M3DMatrix44f 时

inline void MultMatrix(const M3DMatrix44f mMatrix) {
    M3DMatrix44f mTemp;
    m3dCopyMatrix44(mTemp, pStack[stackPointer]);
    m3dMatrixMultiply44(pStack[stackPointer], mTemp, mMatrix);
}

即可实现矩阵相乘。

颜色填充与纹理填充

纹理是图片，那么没有图片，只有颜色，就不是纹理了吗?

• OpenGL 图形绘制有3种方式填充：1. 线框填充；2. 颜色填充；3. 纹理填充。
• 一般如果是使用颜色填充，就不需要去使用一张位图来完成。直接设置颜色会比较节省性能。

顶点坐标和纹理坐标指定时顺序问题

在 OpenGL 纹理绘制时，会遇到如下代码：

pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, 0, 0);
pyramidBatch.Vertex3f(1.0f, -1.0f, 2.0f);

为什么要先指定纹理坐标再指定顶点坐标呢？

• 原则上是先指定顶点坐标还是先指定纹理坐标，这个是没有先后顺序的，都可以

• 但是! 在OpenGL 固定管线下，使用批次类时，需要先指定纹理坐标，再指定顶点坐标。这个应该是由三角形批次类导致的

• 不过，在OpenGL ES 自定义管线中，是没有这个问题的。我们会将顶点数据和纹理坐标数据存储一个数组中，指定OpenGL 读取方式就可以了

持续更新。。。