基础渲染

opengl

• opengl渲染管线基础架构

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3.1 基础图形管线

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3.1.1 客户机-服务器

就opengl而言，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。驱动程序将渲染命令与数据组合起来，并发送到服务器中执行。

3.1.2 着色器

着色器是使用GLSL编写的程序。
着色器必须从源代码中编译和链接到一起才能使用。最终准备就绪的着色器程序随后在第一阶段构成顶点着色器，在第二阶段构成片段着色器。。。。实际上还有一种几何着色器可以安排在俩者之间。

• 属性
  属性就是一个对每个顶点都要做改变的数据元素。
  属性会从本地客户机内存中复制在图形硬件中的一个缓冲区上。这些属性只供顶点着色器使用，对片段着色器来说没什么意义。
• uniform值
  Uniform变量实际上可以无限次的使用，我们可以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变量在每个批次改变一次，而不是每个顶点改变一次）。
  Uniform值在本质上像属性一样，可以是浮点值，整数或布尔值。但和属性不同的是，顶点着色器和片段着色器都可以有uniform变量。 uniform变量既可以是标量类型，也可以是矢量类型，我们也可以使用uniform矩阵。
• 纹理
  可以传递到着色器的第三种数据类型是纹理数据。从顶点着色器和片段着色器中都可以对纹理值进行采样和筛选。典型情况下，片段着色器对一个纹理进行采样，并在一个三角形的表面上应用图形数据。
  纹理数据的作用并不仅仅是表现图形。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，但是我们仍然可以设置浮点纹理。任何大型浮点数据快都可以通过这种方式传递给着色器。

3.2 创建坐标系

3.2.1 正投影

通常在2D绘图中使用正投影，并在几何图形中将z坐标设为0.0。但z轴可以延伸到我们想要的长度。

image.png
图中是一个正投影的例子，x、y、z轴范围都是-100至+100.这个视景体将包括所有的几何图形。如果指定了视景体外的几何图形，将被裁减掉。
正投影中，所有在这个空间范围内的所有东西都会被显示在屏幕上，不存在照相机或视点坐标系的概念。
通过调用GLFrustum方法来完成工作
GLFrustum::SetOrthographic(GLfloat xMin,GLfloat xMax,GLfloat yMin,GLfloat yMax,GLfloat zMin,GLfloat zMax);

3.2.2 透视投影

image.png
平截头体：一个金字塔型被截短之后的形状，观察方向是从金字塔尖端到宽阔端，视点与尖端拉开一定距离。
创建平截头体：
GLFrustum::SetPerspective(GLfloat fFov,GLfloat fAspect,GLfloat fNear,GLfloat fFar);
参数分别为：垂直向上的视场角度，窗口宽度与高度的纵横比，近裁剪面和远裁剪面之间的距离。宽度除以高度得到纵横比。

3.3 使用存储着色器

存储着色器由GLTools的GLShaderManger管理
使用前初始化
shaderManager.InnitializeStockShaders()

3.3.1 属性

存储着色器为每个变量都使用一致的内部变量命名规则和相同的属性槽

image.png

3.3.2 uniform值

• 单位着色器
  GLShaderManger::UseStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY,GLfloat mvp[16],GLfloat vColor[4])
• 平面着色器
  GLShaderManger::UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT,GLfloat mvp[16],GLfloat vColor[4])
• 上色着色器
  GLShaderManger::UseStockShader(GLT_SHADER_SHADED,GLfloat mvp[16])
• 默认光源着色器
  GLShaderManger::UseStockShader(GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT
GLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vColor[4])
• 点光源着色器
  GLShaderManger::UseStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIFE,GLfloat mvMatrix[16],
GLfloat pMatrix[16],GLfloat vLightPos[3],GLfloat vColor[4])
• 纹理替换着色器
  GLShaderManger::UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_REFLACE,GLfloat
mvpMatrix[16],GLint nTextureUnit)
• 纹理调整着色器
  GLShaderManger::UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_MODULATE,
GLfloat mvpMatrix[16],GLfloat vColor,GLint nTextureUnit)
• 纹理光源着色器
  GLShaderManger::UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIFF,
,GLfloat mvMatrix,GLfloat pMatrix[16],GLfloat vLightPos[3],GLfloat vBaseColor[4],GLint nTextureUnit)

3.4 将点连接起来

image.png

• 正面和背面剔除
  剔除开启glEnable(GL_CULL_FACE)
  剔除关闭glDisable(GL_CULL_FACE)
  剔除正面，背面void glCullFace(GLenum mode)
  mode可用GL_FRONT,GL_BACK,GL_FRONT_AND_BACK
• 深度测试
  在使用GLUT设置OPENGL窗口时应该请求一个深度缓冲区
  申请一个颜色缓冲区和一个深度缓存区
  glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_RGBA|GLUT_DEPTH)
  开启深度测试glEnable(GL_DEPTH_TEST)
• 多边形模式
  将多边形指定为只显示轮廓或只有点
  void glPolygonMode(GLenum face,GLenum mode)
  mode可用GL_FRONT,GL_BACK,GL_FRONT_AND_BACK

3.5 混合

开启混合功能
glEnable(GL_BLEND)