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OpenGL 渲染架构和着色器

OpenGL 渲染架构和着色器

作者: KB_MORE | 来源:发表于2020-09-02 14:54 被阅读0次

Client是客户端,Server是服务端,Client的所有操作都是在CPU中进行,Server的所有操作是在GPU中进行。Client主要任务是APP通过调用OpenGL的API,提供Server所需要的数据,包括Texture Data、Uniforms和Attributes。Server通过顶点着色器进行坐标数据处理,再经过图元装配和光栅化,传给片元着色器,最后再进行渲染。

数据传递

从图上我们可以看出,客户端和服务器进行数据传递的通道有三种

  • Attributes
  • Uniform
  • Texture Data
图片.png
Attributes
  • Attributes通道只能将数据直接传递到顶点着色器,不能直接传递到片元着色器,但是可以通过顶点着色器间接传递给片元着色器。
  • 通过Attributes传递的通常是经常发生变化的数据,例如颜色、顶点等。
  • Attribute主要传递这些参数:颜色数据、顶点坐标、纹理坐标、光照法线等。
Uniform
  • Uniform通过既可以传递到顶点着色器,也可以传递到片元着色器。
  • Uniform中传递的通常是比较统一的批次数据,不经常发生变动的数据。
Texture Data
  • Texture Data同Unoform一样,可以将数据传递到顶点和片元着色器。
  • 由于顶点着色器主要是处理顶点数据的,我们将纹理数据传过去并没有多大的意义。而纹理的处理的逻辑主要是在片元着色器中进行的。

着色器类型

存储着着色器

OpenGL固定管线使用存储着色器进行渲染,我们不需要考虑渲染中使用的是顶点着色器还是片元着色器,只需要传递不同存储着色器所需要的数据到参数列表就可以了。

常用存储着色器有以下几种:使用着色器都是调用GLShaderManager类的UserStockShader方法,只是传递的参数不一样。

着色器初始化

    GLShaderManager     shaderManager;
    shaderManager.InitializeStockShaders();
    // 指定要使用哪种存储着色器
    shaderManager.UseStockShader(...);

一、单元着色器

使⽤场景: 绘制默认OpenGL 坐标系(-1,1)下图形. 图形所有⽚段都会以⼀种颜⾊填充

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY,GLfloat vColor[4]);
参数1: 存储着⾊器种类-单元着⾊器
参数2: 颜⾊

二、 平面着色器

使⽤场景: 在绘制图形时, 可以应⽤变换(模型/投影变化).

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

三、上色着色器

使⽤场景: 在绘制图形时, 可以应⽤变换(模型/投影变化) 颜⾊将会平滑地插⼊到顶点之间称为平滑着⾊.

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

四、 默认光源着色器

使⽤场景: 在绘制图形时, 可以应⽤变换(模型/投影变化) 这种着⾊器会使绘制的图形产⽣阴影和光照的效果.

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vColor[4]);
参数1: 存储着⾊器种类-默认光源着⾊器
参数2: 模型44矩阵
参数3: 投影44矩阵
参数4: 颜⾊值

五、点光源着色器

使⽤场景: 在绘制图形时, 可以应⽤变换(模型/投影变化) 这种着⾊器会使绘制的图形产⽣阴影和光照的效果.它与默认光源着⾊器⾮常类似,区别只是光源位置可能是特定的.

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIEF,GLfloat 
    mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vLightPos[3],GLfloat vColor[4]); 
参数1: 存储着⾊器种类-点光源着⾊器
参数2: 模型44矩阵
参数3: 投影44矩阵
参数4: 点光源的位置
参数5: 颜⾊值

六、 纹理替换矩阵着色器

使⽤场景: 在绘制图形时, 可以应⽤变换(模型/投影变化)这种着⾊器通过给定的模型视图投影矩阵.使⽤纹理单元来进⾏颜⾊填充.其中每个像素点的颜⾊是从纹理中获取

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

七、纹理调整光源着色器

使⽤场景: 在绘制图形时, 可以应⽤变换(模型/投影变化)这种着⾊器通过给定的模型视图投影矩阵. 着⾊器将⼀个基本⾊乘以⼀个取⾃纹理单元nTextureUnit 的纹理.将颜⾊与纹理进⾏颜⾊混合后才填充到⽚段中.

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

八、纹理光源着色器

使⽤场景: 在绘制图形时, 可以应⽤变换(模型/投影变化)这种着⾊器通过给定的模型视图投影矩阵. 着⾊器将⼀个纹理通过漫反射照明计算进⾏调整(相乘).

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIEF,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vLightPos[3],GLfloat vBaseColor[4],GLint nTextureUnit);
参数1: 存储着⾊器种类-纹理光源着⾊器
参数2: 模型44矩阵
参数3: 投影44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

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