NO.7 - OpenGL渲染架构

2020-07-08 本文已影响0人 z夜流星

1.OpenGL的渲染架构

OpenGL的渲染架构

Client：是指常见的iOS代码和OpenGL API方法，这部分是在CPU中运行
Server：是指OpenGL底层的渲染等处理，是运行在GPU中的

渲染流程：

1.设置顶点数据和其他参数。
2.在顶点着色器中进行运算得到裁剪坐标。
3.细分着色器、几何着色器，不可自定义，跳过。
4.图元设置，根据设置构成点、线、三角形。
5.裁剪，裁剪掉超出显示区域的部分。
6.光栅化, 将图源栅格化为一个个的像素点。
7.片元着色器，将对应的栅格(像素)填充为具体的颜色。
8.渲染图像。

数据传递的三种通道

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（GLSL代码间接传递）。
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。

2.基本图元

基本图元

基本图元说明

OpenGL三⻆形环绕⽅式

在默认情况下，OpenGL认为具有逆时针⽅向环绕的多边形为正⾯。

GL_CW：顺时针环绕的多边形为正⾯
GL_CCW：逆时针环绕的多边形为正⾯
glFrontFace(GL_CW);

3. 存储着⾊器

3.1 初始化

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

3.1不同的存储着⾊器

单元着色器

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: 颜⾊值
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

平⾯着⾊器

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: 颜⾊色值
使⽤场景：在绘制图形时, 可以应⽤变换(模型/投影变化)。

上色着色器

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
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

默认光源着⾊器

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
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。

点光源着⾊器

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: 漫反射颜⾊值
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

纹理替换矩阵着⾊器

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
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。

纹理调整着⾊器

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
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。

纹理光源着⾊器

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
参数6: 纹理单元
使⽤用场景：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)。