02总结--014--OpenGL ES 初识

2020-07-26  本文已影响0人  修_远
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OpenGL ES 初识

OpenGL ES 简介

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 ES 在APPLE中的解释

The Open Graphics Library (OpenGL) is used for visualizing 2D and 3D data. It is a multipurpose open-standard graphics library that supports applications for 2D and 3D digital content creation, mechanical and architectural design, virtual prototyping, flight simulation, video games, and more. You use OpenGL to
configure a 3D graphics pipeline and submit data to it. Vertices are transformed and lit, assembled into primitives, and rasterized to create a 2D image. OpenGL is designed to translate function calls into graphics commands that can be sent to underlying graphics hardware. Because this underlying hardware is dedicated to processing graphics commands, OpenGL drawing is typically very fast. OpenGL for Embedded Systems (OpenGL ES) is a simplified version of OpenGL that eliminates redundant functionality to provide a library that is both easier to learn and easier to implement in mobile graphics hardware.

释义

OpenGL ES 开放式图形库(OpenGL的)⽤于可视化的⼆维和三维数据。它是⼀个多功能开放标准图形库，⽀持2D和3D数字内容创建，机械和建筑设计，虚拟原型设计，飞行模拟，视频游戏等应⽤程序。您可以使用OpenGL配置3D图形管道并向其提交数据。顶点被变换和点亮，组合成图元，并光栅化以创建2D图像。OpenGL旨在将函数调⽤转换为可以发送到底层图形硬件的图形命令。由于此底层硬件专⽤于处理图形命令，因此OpenGL绘图通常⾮常快。
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 framework

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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。

OpenGL ES 图形管线

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着色器相关内容

前面学到的所有固定着色器就是一个代码片段，由GPU执行

顶点着色器

1. 顶点着色器作用

  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

2. 顶点着色器数据处理

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  1. 可以通过统一变量、属性、采样器（例如纹理采样）输入给顶点着色器
  2. gl_Position：顶点着色器最终输出结果的关键类型（最终类型）。内建变量，事先已经定义好了，直接使用即可
  3. gl_PointSize：点的尺寸

3. 顶点着色器业务

  1. 矩阵变换位置
  2. 计算光照公式⽣成逐顶点颜色
  3. 生成/变换纹理坐标
  4. 片元着色器需要传递属性（attribute）时，需要通过顶点着色器将属性（attribute）透传过来，因为它本身是不能直接获取到属性（attribute）的。

总结: 它可以⽤于执行⾃定义计算,实施新的变换,照明或者传统的固定功能所不允许的基于顶点的效果。

4. 顶点着色器代码

attribute vec4 position;
attribute vec2 textCoordinate; 
uniform mat4 rotateMatrix; 
varying lowp vec2 varyTextCoord; 
void main()
{
    varyTextCoord = textCoordinate;
    vec4 vPos = position;
    vPos = vPos * rotateMatrix;
    gl_Position = vPos; 
}

图元装配

顶点着⾊器之后,下一个阶段就是图元装配。
图元(Primitive): 点,线,三⻆形等。
图元装配: 将顶点数据计算成⼀个图元.在这个阶段会执⾏裁剪、透视分割和Viewport变换操作。这个过程由OpenGL完成，开发者不能编写。
图元类型和顶点确定将被渲染的单独图元。对于每个单独图元及其对应的顶点，图元装配阶段执行的操作包括:将顶点着色器的输出值执⾏裁剪、透视分割、视口变换 后进入光栅化阶段。

光栅化

在这个阶段绘制对应的图元(点/线/三⻆形). 光栅化就是将图元转化成一组二维片段的过程。而这些转化的⽚段将由⽚元着⾊器处理.这些⼆维⽚段就是屏幕上可绘制的像素。

光栅化的作用：就是将图元转换成片元

光栅化

⽚元着⾊器/片段着⾊器/像素着色器

1. 片元着色器作用

  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. 统⼀一变量量(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.

2. 片元着色器数据处理

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3. 片元着色器业务

  1. 计算颜⾊
  2. 获取纹理值
  3. 往像素点中填充颜色值(纹理值/颜色值);

总结: 它可以⽤于图片/视频/图形中每个像素的颜⾊填充(⽐如给视频添加滤镜，实际上就是将视频中每个图⽚的像素点颜⾊填充进行修改。

4. 片元着色器代码

varying lowp vec2 varyTextCoord; 
uniform sampler2D colorMap;
void main() {
    gl_FragColor = texture2D(colorMap, varyTextCoord); 
}

【补充】滤镜处理过程

逐片元操作

逐片元操作流程

EGL (Embedded Graphics Library )

由于OpenGL ES是基于C的API，因此它⾮常便携且受到⼴泛⽀支持。作为C API，它与Objective-C Cocoa Touch应⽤程序无缝集成。OpenGL ES规范没有定义窗⼝层; 相反，托管操作系统必须提供函数来创建一个接受命令的OpenGL ES 渲染上下文和⼀个帧缓冲区，其中写入任何绘图命令的结果。在iOS上使⽤用OpenGL ES需要使⽤用iOS类来设置和呈现绘图表⾯，并使⽤平台中立的API来呈现其内容。

理解动画

1. 动画循环

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2. OpenGL ES 显示器执⾏动画的应⽤程序流程

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