OpenGL 渲染基础

OpenGL 渲染架构

• Client 是我们常用来编写的代码；OpenGL 提供的API等
• Server 是 OpenGL 的底层服务；GLSL逻辑处理、底层渲染等

OpenGL 没有提供自己的窗口层。它依赖于每个平台（iOS、Android等）自定义的功能来将 OpenGL 绘图与窗口系统集成。通过不同平台创建应用程序，OpenGL 渲染上下文并将渲染目标附加到上面（称为可绘制对象）。渲染上下文管理 OpenGL 状态更改和通过调用 OpenGL API创建的对象。

Vertex Shader（顶点着色器）和 Fragment Shader（片元着色器）可以用来自定义。

Vertex Shader（顶点着色器）

• 一般用来处理图形每个顶点变换【旋转、平移、投影等】
• 顶点着色器是 OpenGL 中用于计算顶点属性的程序。顶点着色器是逐顶点运算的程序，也就是说每个顶点数据都会执行一次顶点着色器，它是并行的，并且顶点着色器运算过程中无法访问其它顶点的数据。
  典型的需要计算的顶点属性主要包括顶点坐标转换、逐顶点光照运算等。顶点坐标由自身坐标系转换到归一坐标系的运算，就是在这里发生的。

Fragment Shader（片元着色器）

• 片元着色器又叫片段着色器或像素着色器
• 一般用来处理图形中每个像素点颜色的计算和填充
• 片元着色器是 OpenGL 中用于计算片段（像素）颜色的程序。片元着色器是逐像素运算的程序，也就是说每个像素都会执行一次片元着色器，当然也是并行执行的

栗子：120 * 120 像素点 —> 14400次 —> GPU运算

OpenGL 渲染管线的传递方式

• attribute：只能传入 Vertex Shader，处理完成后传给片元着色器； 常用顶点数据 x、y、x等，投影矩阵，模型矩阵，纹理坐标等
• uniform：即可传入 Vertex Shader（无意义，顶点着色器用于处理顶点数据），又可传入 Fragment Shader，统一的批次；常用变换矩阵、颜色值等
• texture data：只能传入 Fragment Shader

OpenGL 常用的固定着色器

正投影

1:1绘制，一般用于绘制 2D 效果。

透视投影

远小近大，一般用于将 3D 效果显示在二维屏幕上。

GLFrustum类通过setPerspective ⽅方法为我们构建⼀一个平截头体。

/**
 * fFov:垂直⽅方向上的视场⻆角度 
 * fAspect:窗⼝口的宽度与⾼高度的纵横⽐比 ；纵横⽐比 = 宽(w)/高(h)
 * fNear:近裁剪⾯面距离 
 * fFar:远裁剪⾯面距离
 */
CLFrustum::SetPerspective(float fFov , float fAspect ,float fNear ,float fFar);

固定管线下的8种存储着色器（不常用）

方法：

UseStockShader(GLT_STOCK_SHADER nShaderID, ...);

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

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

/**
 * 默认光源着色器
 * 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: 颜⾊色值
 */
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vColor[4]);

/**
 * 点光源着色器
 * 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: 颜⾊色值
 */
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIEF,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vLightPos[3],GLfloat vColor[4]);

/**
 * 纹理替换着色器
 * 参数1: 存储着器器种类-纹理理替换矩阵着⾊器
 * 参数2: 模型4*4矩阵
 * 参数3: 纹理理单元
 */
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_REPLACE,GLfloat mvMatrix[16],GLint nTextureUnit);

/**
 * 纹理调整着色器
 * 参数1: 存储着⾊器种类-纹理理调整着⾊器
 * 参数2: 模型4*4矩阵
 * 参数3: 颜⾊色值
 * 参数4: 纹理理单元
 */
UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_MODULATE,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat vColor[4],GLint nTextureUnit);

/**
 * 纹理光源着色器
 * 参数1: 存储着⾊器种类-纹理理光源着⾊器 
 * 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: 颜⾊色值(⼏几何图形的基本⾊色) 
 * 参数6: 纹理理单元
 */
UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIEF,G Lfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vLightPos[3],GLfloat vBaseColor[4],GLint nTextureUnit);

OpenGL 基本图元连接方式

图元	描述
GL_POINTS	每个顶点在屏幕上都是单独点
GL_LINES	每一对顶点定义一个线段
GL_LINE_STRIP	一个从第一个顶点依次经过每一个后续顶点而绘制的线条
GL_LINE_LOOP	和GL_LINE_STRIP相同,但是最后一个顶点和第一个顶点连接起来了
GL_TRIANGLES	每3个顶点定义⼀个新的三角形
GL_TRIANGLE_STRIP	共⽤一个条带(strip)上的顶点的一组三角形
GL_TRIANGLE_FAN	以一个圆点为中⼼呈扇形排列,共用相邻顶点的⼀组三⻆角形

OpenGL 基本图元连接方式