1. OpenGL图形专有名词、坐标解析
2022-02-05 本文已影响0人
过客Zhaopy
一、名词解析：
1. Context(上下文)：
调用OpenGL之前需要创建一个context上下文，context就是一个状态机，记录OpenGL中各种配置的状态。
- 状态机：
- 有记忆功能，能记住当前的状态；
- 可以接收输入，根据输入的内容和当前状态，改变自己的状态，并产生输出；
- 当进入特殊状态（停机状态），便不再接收输入，停止工作。
- OpenGL状态机：
- 可以记录当前的状态（比如使用的颜色、是否开启混合等）；
- 可以接收输入（如调用OpenGL的函数进行传参）；
- 可以进入停止状态，不再接收输入。
2. 渲染：
将图形、图像显示在屏幕上的过程就是渲染（Rendering）。
3. 顶点数组（VertexArray）、顶点缓冲区（VertexBuffer）：
- 图形图像的顶点位置数据的数组存储在内存中，这就是顶点数组；
- 渲染过程中，在内存中获取顶点数据效率低，所以更高效的做法是存储在显存中，这就是顶点缓冲区。
4. 着色器（Shader）:
着色器就是对GPU编程的代码段，类似于平时写的函数（对CPU编程的代码段）。
- 分类：
- 顶点着色器（VertexShader）
- 片元着色器（FragmentShader）/像素着色器（PixelShader）: 这两种名称只是在OpenGL和DirectX中的不同叫法而已。
- 几何着色器（GeometryShader）
- 曲面细分着色器（TessellationShader）
- OpenGL在处理Shader时，和其他编译器一样。通过编译、链接等步骤生成着色器程序（glProgram），着色器程序同时包含顶点着色器和片元着色器的运算逻辑。OpenGL进行绘制时：
- 首先由顶点着色器对传入的顶点数据进行运算；
- 再通过图元装配，将顶点转换为图元；
- 然后进行光栅化，将图元这种矢量图形，转换为栅格化数据；
- 最后，将栅格化数据传入片元着色器进行运算，片元着色器对栅格化数据中的每一个像素进行运算，并决定像素的颜色。
5. 管线：
OpenGL渲染图形时，会经历一个一个的节点，而且每个节点的先后顺序是固定的，类似于流水线，所以称之为管线。
- 固定管线、存储着色器：早期的OpenGL版本，内置了很多固定的shader程序，开发者只需传入相应的参数，就能快速实现图形渲染（也就是只能调用，无法自定义）；
- 由于OpenGL的使用场景非常丰富，固定管线或存储管线无法满足现有的场景，这时将相关部分开放成可编程。
6. 顶点着色器（VertexShader）:
- 一般用来处理图形每个顶点的变换（平移、旋转、投影等）；
- 顶点着色器是OpenGL中用于计算顶点属性，且是逐顶点运算的程序。每个顶点数据都会执行一次顶点着色器。顶点着色器是并行运算，执行过程中无法访问其他顶点数据；
- 一般来说需要计算的顶点属性包括顶点坐标变换、逐顶点光照运算等。
顶点坐标由自身坐标系转换为归一化坐标系的运算，就是在这里发生。
7. 片元着色器（FragmentShader）：
- 一般用来处理图形中每个像素点的颜色计算和填充；
- 片元着色器是OpenGL中用于计算片段（像素）颜色，且是逐像素运算的程序。也就是说每个像素都会执行一次片元着色器，当然也是并行执行的。
8. GLSL（OpenGL Shading Language）：
OpenGL着色语言用来在OpenGL中着色编程的语言，是在图形卡的GPU（Graphic Processor Unit图形处理单元）上执行的，代替了固定的渲染管线的一部分，使渲染管线中不同层次具有可编程性。比如视图转换、投影转换等。
GLSL的着色器代码分成两个部分：顶点着色器（VertexShader）和片元着色器（FragmentShader）。
9. 光栅化（Rasterization）：
- 是把顶点数据转换为片元的过程，具有将图转换成一个个栅格组成的图像的作用，特点是每个元素对应帧缓冲区中的一个像素。
- 光栅化是将几何图元变为二维图像的过程。该过程包含两部分操作：
- 决定窗口坐标中哪些整型栅格区域被基本图元占用（也就是确定图形的像素范围）；
- 分配一个颜色值和一个深度值到各个区域（也就是把颜色附着上去）。
- 把物体的数学描述以及与物体相关的颜色信息，转换为屏幕上用于对应位置上的像素及用于填充像素的颜色，这个过程成为光栅化。这是一个将模拟信号转化为离散信号的过程。
10. 纹理：
纹理可以理解为图片、位图。
11. 混合（Blending）:
- 在测试阶段之后，如果像素依然没有被剔除，那么像素的颜色将会和帧缓冲区的颜色进行混合，混合的算法可以通过OpenGL的函数进行指定。也可以通过片元着色器进行实现，性能会比原生的混合算法差一些。
- 两个半透明的颜色叠加在一起，就是颜色的混合行为，就会触发
离屏渲染。
12. 变换矩阵（Transformation）:
用于图形的平移、缩放、旋转等变换。
13. 投影矩阵（Projection）：
用于将3D坐标转换为二维屏幕坐标，实际线条也将在二维坐标下进行绘制。
