第四节—OpenGL渲染流程

2020-04-30 本文已影响0人 L_Ares

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首先，明确一下OpenGL的渲染流程是一个怎样的管线。如下图：

着色器的渲染流程.png

这其中包含了数据的传入，那么数据是通过什么通道传输到什么端，不同端又带有怎样的特性，会进行什么样的处理，这就是下图显示的OpenGL渲染流程架构图阐述的。如图：

OpenGL渲染流程架构图.png

图中的 (1)TextureData (2)Uniforms (3)Attributes 只是传递数据的通道。
下面逐一的介绍这三个通道的作用和特点。

1. Attributes

利用Attributes通道的数据只能传递到VertexShader，也就是顶点着色器，是通过GLSL代码的方式间接的传递。

经常要发生改变的值通常使用Attributes通道来进行传递。

例如：顶点坐标、颜色、位移、纹理坐标、光照法线等。

数据类型上面，可以是int、bool、float，也可以是四维向量等等。

总结：就是不断发生改变的数据通常走这条通道。

2. Uniforms

利用Uniforms通道的数据可以传递到VertexShader和FragmentShader，也就是顶点着色器和片元着色器。

与Attributes相反，通过Uniforms通道进行传递的数据都是比较稳定的，比较有统一，有制式的，不会经常的发生改变。

我们拿旋转来举一个例子。

例1：首先要明确，当一个图形发生旋转，也就是让图形的每个顶点都乘以一个旋转矩阵，即：顶点 * 旋转矩阵 。这个过程发生在VertexShader中，那么在Uniforms在Fragment中的例子是什么样子的呢？

例2：在Fragment中，利用Uniforms通道传递数据有很常见的例子，比如视频。

视频渲染到屏幕上的大体流程如下：

视频--->经过解码--->变成一帧一帧的图片--->利用OpenGL/ES或Metal渲染--->显示

视频本身的颜色排列方式是YUV方式，但是想要显示在屏幕上，就需要使用RGBA的颜色排列方式，我们就需要将YUV的颜色值转换成RGBA的颜色值：YUV * 颜色转换矩阵 = RGBA。

那么在上述的例1与例2中，两个转换的矩阵，旋转矩阵和颜色转换矩阵就可以通过Uniforms通道进行传递。

总结：就是不怎么需要发生改变的数据通常走这条通道。

3. TextureData

TextureData可以传输到VertexShader中，但是这种方式极为的不常用，而且这是通过间接传递完成的，必要性不大。

TextureData通道主要还是纹理传递通道，传输的另一端是FragmentShader。

我们都知道图片就是一种纹理，下面我拿图片来举例。

例3：比如做滤镜的时候，需要利用纹理数据对图片的本身进行处理，而且滤镜改变的仅是图片本身的颜色值。

例4：渲染图形。比如填充线框/颜色/纹理。这个过程可以使用多张纹理，获取它们的颜色，然后完成填充。

图中的Outs(输出)和Primitive Assembly(图元装配/光栅化)是OpenGL开发者没有办法直接参与或者干预的过程，不再多做解释。

那么在这个流程架构图中，其实OpenGL开发者可以干预到的就只是VertexShader和FragmentShader。

从流程中也可以看出，OpenGL只负责把数据传输到显示层，具体谁来显示，并没有明确的交代，而且OpenGL也没有提供窗口系统。这就是OpenGL可以实现跨平台的原因。

在图中已经有标明，Client是我们利用代码获取或者预置数据的编写区域，还是API调用区域，主要调用的是CPU进行代码的处理。

Server则是利用GPU进行数据传递和渲染的区域。

如下图：

OpenGL渲染流程执行位置.png

至此，本节关于OpenGL渲染流程架构图的知识点归纳完毕。