一、OpenGL渲染流程

image.png

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，这两个不可自定义，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

二、OpenGL渲染架构

图片来源于网络

Attributes

Attributes属性只能传入顶点着色器，不能直接传递到片元着色器，只能通过GLSL代码间接传递

• 顶点数据
• 纹理坐标
• 光照法线
• 颜色数据

Uniforms

Uniforms是一个比较统一的，不会经常发生改变，比如旋转矩阵，这个时候就可以通过Uniform值传进来，可以直接传到顶点着色器和片元着色器中

投影

投影分为正投影（Orthographic Projection）、透视投影（Perspective Projection）。

正投影（Orthographic Projection）

物体在屏幕上的大小和实际大小相同，不管是远还是近。如果指定了视景体之外的图形将会被裁剪,可以通过GLFrustum方法完成上述工作。

image.png
图片来源于网络

透视投影

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。

// 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);

图片来源于网络

固定存储着色器

初始化

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

单元着色器

单位着色器：只是简单地使用默认笛卡尔坐标系(范围-1.0～1.0)。所有的片段都应用同一种颜色，几何图形为实心和未渲染的。
参数1:存储着色器种类 - 单元着色器
参数2:颜色
GLShaderManager::UseStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY, GLfloat vColor[4]);

平面着色器

平面着色器：将统一着色器进行了扩展，允许为几何图形变换指定一个4x4变换矩阵。在绘制时，可以应用变换(模型/投影变化)。
参数1:存储着色器种类 - 平面着色器
参数2:允许变化的4x4矩阵
参数3:颜色
GLShaderManager::UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, FLfloat mvp[16], GLfloat vColor[4]);

上色着色器

上色着色器：这种着色器唯一的uniform值就是在几何图形种应用的变换矩阵。GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(顶点分量)和GLT_ATTRIBUTE_COLOR(颜色分量)在这种着色器中都会使用。颜色值将被平滑地插入顶点之间(称为平滑着色)。
参数1:存储着色器种类 - 上色着色器
参数2:允许变化的4x4矩阵
GLShaderManager::UseStockShader(GLT_SHADER_SHADED, GLfloat mvp[16]);

默认光源着色器

默认光源着色器：使对象产生阴影和光照的效果。需要设置存储着色器的GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(顶点分量)和GLT_ATTRIBUTE_NORMAL(表面法线)。
参数1:存储着色器种类 - 默认光源着色器
参数2:模型4x4矩阵
参数3:投影4x4矩阵
参数4:颜色
GLShaderManager::UseStockShader(GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT, FLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16], GLfloat vColor[4]);

点光源着色器

点光源着色器：点光源着色器和默认光源着色器很相似，但是光源位置可能是特定的。同样需要设置存储着色器的GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(顶点分量)和GLT_ATTRIBUTE_NORMAL(表面法线)。
参数1:存储着色器种类 - 点光源着色器
参数2:模型4x4矩阵
参数3:投影4x4矩阵
参数4:点光源的位置
参数5:颜色
GLShaderManager::UseStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIFF, FLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vLightPos[3], GLfloat vColor[4]);

纹理替换着色器

纹理替换矩阵着色器：通过给定的模型视图投影矩阵，使绑定到nTextureUnit指定的纹理单元的纹理对几何图形进行变换。片段颜色时直接从纹理样本中直接获取的。所需的属性有GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(顶点分量)和GLT_ATTRIBUTE_NORMAL(表面法线)。
参数1:存储着色器种类 - 纹理替换矩阵着色器
参数2:模型4x4矩阵
参数3:纹理单元。
GLShaderManager::UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_REPLACE, GLfloat mvpMatrix[16], GLint nTextureUnit);

纹理调整着色器

纹理调整着色器：将一个基本色乘以一个取自纹理单元nTextureUnit的纹理。所需的属性有GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(顶点分量)和GLT_ATTRIBUTE_TEXTURE0(纹理坐标)。
参数1:存储着色器种类 - 纹理调整着色器
参数2:模型4x4矩阵
参数3:颜色值
参数4:纹理单元
GLShaderManager::UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_MODULATE, GLfloat mvpMatrix[16], GLfloat vColor, GLint nTextureUnit);

纹理光源着色器

纹理光源着色器：将一个纹理通过漫反射照明计算进行调整(相乘)，广西在视觉空间中的位置是给定的，这种着色器接受5个Uniform值，即模型视图矩阵、投影矩阵、视觉空间中的光源位置、几何图形的基本色和将要使用的纹理单元。
所需的属性有GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(顶点分量)、GLT_ATTRIBUTE_TEXTURE0(纹理坐标)和GLT_ATTRIBUTE_NORMAL(表面法线)。
参数1:存储着色器种类 - 纹理光源着色器
参数2:模型4x4矩阵
参数3:投影4x4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
GLShaderManager::UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIFF, GLfloat mvMatrix, GLfloat pMatrix[16], GLfloat vLightPos[3], GLfloat vBaseColor[4], GLint nTextureUnit);