OpenGL ES 概述

什么是 OpenGL

OpenGL（全名：Open Graphics Library） 所以一个图形API，由C++编写的图形处理框架。
可以进行跨平台的操作，OpenGL规定严格规定了每个函数的执行，以及它的输出。至于内部具体每个函数是如何实现(Implement)的，将由OpenGL库的开发者自行决定（译注：这里开发者是指编写OpenGL库的人）。因为OpenGL规范并没有规定实现的细节，具体的OpenGL库允许使用不同的实现，只要其功能和结果与规范相匹配（亦即，作为用户不会感受到功能上的差异）。
实际的OpenGL库的开发者通常是显卡的生产商。你购买的显卡所支持的OpenGL版本都为这个系列的显卡专门开发的。当你使用Apple系统的时候，OpenGL库是由Apple自身维护的。在Linux下，有显卡生产商提供的OpenGL库，也有一些爱好者改编的版本。这也意味着任何时候OpenGL库表现的行为与规范规定的不一致时，基本都是库的开发者留下的bug。

什么又是OpenGL ES

OpenGL ES是在OpenGL嵌入式设备上面的版本，也就是安卓/iPhone，其他嵌入式等移动设备的编程规范。（除此之外，在web上也有相应的WebGL）

OpenGL 可以做什么

这框架是处理图片的，也就是说关于图片的开发和处理都可以有应用市场。其中主要用于游戏方便较为突出，不过最近兴起的直播和美颜方便也有着很大的比重。

OpenGL 处理流程

在OpenGL中，任何事物都在3D空间中，而屏幕和窗口却是2D像素数组，这导致OpenGL的大部分工作都是关于把3D坐标转变为适应你屏幕的2D像素。

3D转2D坐标的处理过程是由OpenGL的图形渲染管线（Graphics Pipeline，大多译为管线，实际上指的是一堆原始图形数据途经一个输送管道，期间经过各种变化处理最终出现在屏幕的过程）管理的。

图形渲染管线可以被划分为两个主要部分：第一部分把你的3D坐标转换为2D坐标，第二部分是把2D坐标转变为实际的有颜色的像素。

1）图形渲染管线接受一组3D坐标，然后把它们转变为你屏幕上的有色2D像素输出。

2）图形渲染管线可以被划分为几个阶段，每个阶段将会把前一个阶段的输出作为输入。所有这些阶段都是高度专门化的（它们都有一个特定的函数），并且很容易并行执行。正是由于它们具有并行执行的特性，当今大多数显卡都有成千上万的小处理核心，它们在GPU上为每一个（渲染管线）阶段运行各自的小程序，从而在图形渲染管线中快速处理你的数据。这些小程序叫做着色器(Shader)。

下面，你会看到一个图形渲染的每个阶段的抽象展示。要注意蓝色部分代表的是我们可以注入自定义的着色器的部分。

图形渲染抽象图.png
这上面有几个专有名词：

• 顶点属性【Vertex data】:我们以数组的形式传递3个3D坐标作为图形渲染管线的输入，用来表示一个三角形，这个数组叫做顶点数据(Vertex Data)
  -- 顶点：是一个3D坐标的数据集合
  -- 顶点属性：顶点数据用顶点属性表示，它可以包含任何我们想要的数据，但是为了简单，我们还是假定只由一个3D位置{x, y, z}和一些颜色值{r, b, g, r}组成。

• 顶点着色器(Vertex Shader)：图形渲染管线的第一个部分是顶点着色器，它把一个单独的顶点作为输入。顶点着色器主要的目的是把3D坐标转为另一种3D坐标（后面会解释），同时顶点着色器允许我们对顶点属性进行一些基本处理。

• 图元装配(Primitive Assembly)：阶段将顶点着色器输出的所有顶点作为输入（如果是GL_POINTS，那么就是一个顶点），并所有的点装配成指定图元的形状

• 几何着色器Geometry Shader)：图元装配阶段的输出会传递给几何着色器。几何着色器把图元形式的一系列顶点的集合作为输入，它可以通过产生新顶点构造出新的（或是其它的）图元来生成其他形状。

• 光栅化阶段(Rasterization Stage) ：几何着色器的输出会被传入光栅化阶段，这里它会把图元映射为最终屏幕上相应的像素，生成供片段着色器(Fragment Shader)使用的片段(Fragment)。在片段着色器运行之前会执行裁切(Clipping)。裁切会丢弃超出你的视图以外的所有像素，用来提升执行效率。

• 片段着色器：主要目的是计算一个像素的最终颜色，这也是所有OpenGL高级效果产生的地方。通常，片段着色器包含3D场景的数据（比如光照、阴影、光的颜色等等），这些数据可以被用来计算最终像素的颜色。

• Alpha测试和混合(Blending)阶段：在所有对应颜色值确定以后，最终的对象将会被传到最后一个阶段，我们叫做Alpha测试和混合阶段。这个阶段检测片段的对应的深度（和模板(Stencil)）值（后面会讲），用它们来判断这个像素是其它物体的前面还是后面，决定是否应该丢弃。这个阶段也会检查alpha值（alpha值定义了一个物体的透明度）并对物体进行混合(Blend)。所以，即使在片段着色器中计算出来了一个像素输出的颜色，在渲染多个三角形的时候最后的像素颜色也可能完全不同。

可以看到，图形渲染管线非常复杂，它包含很多可配置的部分。然而，对于大多数场合，我们只需要配置顶点和片段着色器就行了。几何着色器是可选的，通常使用它默认的着色器就行了。

在现代OpenGL中，我们必须定义至少一个顶点着色器和一个片段着色器（因为GPU中没有默认的顶点/片段着色器）。出于这个原因，刚开始学习现代OpenGL的时候可能会非常困难，因为在你能够渲染自己的第一个三角形之前已经需要了解一大堆知识了。

在下一节看看如何在界面中创建一个三角形。

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文章资料提取于：LearnOpenGL CN