iOS开发之OpenGL ES(一) —— 初探

在学习完OpenGL的相关基础后，开始了OpenGL ES的学习，从了解OpenGL ES开始。

什么是OpenGL ES？

• OpenGL ES (OpenGL for Embedded Systems) 是以⼿持和嵌⼊式为目标的高级3D图形应 用程序编程接口(API). OpenGL ES 是⽬前智能⼿机中占据统治地位的图形API.⽀持的平 台: iOS, Andriod , BlackBerry ,bada ,Linux ,Windows.

• OpenGL for Embedded Systems(OpenGL ES)是OpenGL的简化版本，它消除了冗余功能，提供了一个既易于学习⼜更易于在移动图形硬件中实现的库.

• OpenGL ES允许应⽤程序利用底层图形处理器的强大功能。iOS设备上的GPU可以执⾏复杂的2D和3D绘图，以及最终图像中每个像素的复杂着色计算.

下图描述了移动设备中使用OpenGL ES

OpenGL ES图形管道

上图描述了OpenGL ES的图形管道，应用加载图片->顶点着色器->图元装配->片元着色器->渲染。
其实这里的管道和OpenGL里的渲染管线流程几乎是没有差别的，关于这部分的知识可以参考我之前写过的关于OpenGL渲染管线流程解析的博客。

顶点着色器

1. 着⾊器程序—描述顶点上执行操作的顶点着色器程序源代码/可执⾏文件
2. 顶点着⾊器输入(属性) — 用顶点数组提供每个顶点的数据
3. 统一变量(uniform)—顶点/片元着⾊器使用的不变数据
4. 采样器—代表顶点着⾊器使⽤纹理的特殊统一变量类型

如下图所示

顶点着色器将位置传输到屏幕空间，以便它们可以正确地显示。顶点缓冲区可能还包含其他顶点属性，比如顶点颜色或纹理 UV 坐标。顶点着色器通常传递这些值作为输出（最终在处理它们之后），以便它们可以由 Rasterizer 插入并作为输入传入到片段着色器中。
顶点着色器最明显和自然的用途是对屏幕中的几何形状执行矩阵变换。
执行顶点着色器代码是一个顶点执行一次，多个顶点执行多次。

片元着色器

1. 着⾊器程序 — 描述⽚段上执行操作的⽚元着色器程序源代码/可执行文件
2. 输入变量 — 光栅化单元用插值为每个片段生成的顶点着⾊器输出
3. 统⼀变量(uniform) — 顶点/⽚元着色器使用的不变数据
4. 采样器 — 代表⽚元着⾊器使用纹理的特殊统一变量类型.

如下图所示

再回头看看顶点着色器，可以发现属性值是不能直接传递到片元着色器的，但是它可以间接的先传递到顶点着色器，再传递到片元着色器。
片段着色器真正位于可编程图形管道的核心。片段着色器的最常见用途是计算从顶点属性颜色（用于顶点着色几何体）或从纹理和相关的顶点属性 UV 纹理坐标（用于纹理几何体）开始的各种三角形像素颜色。
片段着色器用于计算颜色，获取纹理值，往像素点填充颜色，例如给图片，视频添加滤镜等。
片段着色器可创建惊艳的3D效果，反射效果，比如水或环境映射，都是使用片段着色器创建的。可使用片段着色器创建的效果非常丰富，这些基本效果仅仅是所有可能性的冰山一角。

总结

这篇文章的目的是熟悉一下OpenGL ES的一些基本概念，完成从OpenGL 到 OpenGL ES的过渡。先了解相关性基础性概念，对以后写代码有很大帮助。