（一）OpenGL 名词解析
OpenGL (Open Graphics Library): 是图形硬件的一种软件接口,是一个跨编程语言、跨平台的编程图形程序接口，他将计算机的资源抽象成一个个OpengGL的对象，对这些资源的操作抽象为一个个OpenGL指令。OpenGL是一种应用程序编程接口(Application Programming Interface, API)，它是一种 可以对图形硬件设备特性进行访问的软件库。OpenGL ES(OpenGL For Embedded Systems): 是OpenGL三维图形API的子集，针对手机、PDA和游戏主机等嵌入式设备而设计的，去除了许多不必要性和性能较低的API接口。Metal：apple为游戏开发者推出了新的技术平台，该技术能够为 3D 图像提高10倍的渲染性能，Metal是Apple为了解决3D渲染而推出的框架。图形API有哪些作用：实现图形的底层渲染，例如游戏开发中，对游戏场景、人物的渲染，对音视频解码后数据的渲染，对地图数据的渲染，实现动画的绘制，为视频图像添加滤镜。- OpenGL/OpenGL ES/Metal 在任何项目中解决问题的本质就是利用GPU芯片来高效渲染图形图像。
OpenGL上下文【context】：我们在调用任何OpenGl的指令之前，都需要创建一个OpenGL上下文，这个上下文是一个庞大的状态机，保存了OpenGL中的各种状态，是OpenGL执行的基础。OpenGL是一个巨大的状态机，切换上下文会产生巨大的开销，但是不同的绘制模块，可能需要使用完全独立的状态管理，因此，可以在应用中创建多个不同的上下文，在不同线程中使用不同的上下文，上下文之间共享纹理，缓冲区等资源。这样的方案，会比反复切换上下文，或者大量修改渲染状态，更加合理高效的。OpenGL状态机：描述了一个对象在其生命周期内所经历的各种状态，状态间的转变，发生转变的动因，条件及转变中所执行的活动。或者说，状态机是一种行为，说明对象在其生命周期中影响事件所经历的状态序列以及对哪些状态事件的响应，具有一下特点：1.具有记忆功能，能记住其当前的状态（例如当前使用的颜色，是否开启了混合功能等）。2.可以接受输入，根据输入的内容和自己原状态，修改当前状态，并且可以有对应的输入（如我们调用glColor3f，OpenGL接收后就会改变当前的颜色）。3.当进入停机状态的时候，便不在接收输入，停止工作。渲染（Render）：表示计算机从模型创建最终成图像的过程。模型（Model）：场景对象是通过几何图元，例如 点、线和三角形来构建的，而图元与模型的顶点(vertex)也存在着各种对应的关系。顶点：在绘制一个图形时，它的顶点位置数据可以直接储存在数组中或将其缓冲到GPU内存中。定点数组（VertextArray）和 顶点缓冲区（VertextBuffer）：画图首先要画骨架，OpenGL中的图像是有图元组成。在OpenGL ES中，有3种类型的图元：点、线、三角形。这些顶点数据数据在开发者设定函数指针，调用绘制方法的时候，直接由内存传入顶点数组。就是说这部分之前是存在内存当中的，被称为顶点数组。性能更高的做法，提前分配一块显存，将顶点数据预先传入到显存当中，这部分显存，被称为顶点缓存区。管线：OpenGL在渲染图像时会经历一个个节点，我们把这样的一个操作理解成管线，管线是一个抽象的概念，之所以称之为管线是因为显卡在处理数据的时候是按照一定的顺序严格执行的，不能打破。渲染管线(rendering pipeline):它是一系列数据处理 过程，并且将应用程序的数据转换到最终渲染的图像。固定管线/存储着色器：OpenGL封装了很多着色器程序块，包括了光照，坐标变换，裁剪等等诸多功能的固定shader程序来完成图形的渲染，我们只需要调用就可以实现功能。可编程管线：由于OpenGL的使用场景非常丰富，固定管线或存储着色器无法完成每一个人任务，这时将相关部分开放成可编程。着色器程序（shader）：OpenGL在实际调用绘制函数之前，还需要指定一个由shader编译的着色器程序。常见的着色器主要有顶点着色器（VertexShader），片段着色器（FragmentShader）/像素着色器（PixelShader），几何着色器（GeometryShader），曲面细分着色器（TessellationShader）。截止到OpenGL ES 3.0，只支持顶点着色器和片段着色器这两个基础的着色器。- 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了顶点着色器和片段着色器的运算逻辑。在OpenGL进行绘制的时候现将顶点着色器中的顶点数据进行行运算，再通过图元装配，讲顶点转换为图元，然后进行光栅化，将图元这种矢量图形转化为栅格化数据，最后，将栅格化数据传入片段着色器中进行运算，片段着色器会对栅格化数据中的每个像素进行运算，并决定像素的颜色。
顶点着色器（VertexShader）：1.一般用来处理图形的每个顶点的变换（平移/旋转/投影等）。2.顶点着色器是OpenGL中计算顶点属性的程序。顶点着色器是用于计算顶点属性的程序。顶点着色器是逐顶点运行的程序，也就是说每个顶点数据都会执行一次顶点着色器，当然这是并行的，并且顶点着色器运算过程中无法访问其他的顶点数据。3.一般来说典型的需要计算的顶点属性包括顶点坐标变换，逐顶点关照运算等等，顶点坐标由自身坐标系转换到归一化坐标的运算，就是在这里发生的。片元着色器（FragmentShader）：1.一般用来处理图形中每个像素点颜色计算和填充。2.片元着色器是OpenGL中用于计算片段（像素）颜色的程序。片段着色器是逐像素运算的程序，也就是说每个像素都会执行一次片段着色器，当然也是并行的。GLSL（OpenGL Shading Language）是用来在OpenGL中着色编程的语言，也即开发人员写的短小的自定义程序，他们是在图形卡的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（GL Shading Language）的着色器代码分成2各部分：顶点着色器（Vertex Shader）和片段着色器（Fragment）。光栅化（Rasterization）：1.把顶点数据转换为片元的过程，具有将图转化为一个个栅格化组成的图像的作用，特点是每个元素对应帧缓冲区中的一个像素。2.光栅化就是把顶点数据转换为片元的过程，片元中的每个元素对应于帧缓冲区中的一个像素。3.光栅化是一种将几何图元变为二维图像的过程。包括两个部分，一、决定窗口中哪些整数栅格化区域被基本图元占用，二、分配一个颜色值和一个深度值到各个区域。光栅化过程产生的是片元。4.把物体的数学描述以及物体相关的颜色信息转换为屏幕上用于对应位置的像素及用于填充像素的颜色，这个过程成为光栅化，是将模拟信号转化为离散信号的过程。像素(pixel)是显示器上最小的可见单元。计 算机系统将所有的像素保存到帧缓存(framebuffer) 当中，后者是由图形硬件设备管理的一块独立内存 区域，可以直接映射到最终的显示设备上。纹理：纹理可以理解为图片，在渲染图形时需要在其编码填充图片，为使得场景更加逼真，使用图片，在OpenGL中，我们常叫图片为纹理。混合（Blending）：在测试阶段，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中颜色附着上的颜色进行混合，混合的算法可以通过OpenGL的函数进行指定。但是OpenGL提供的算法是有限的，如果需要更加复杂的混合算法，一般可以通过像素着色器进行实现，当然性能会比原生算法差一些。变换矩阵（Transformation）：如果图形像发生平移，缩放。旋转变换。就需要使用变换矩阵。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。渲染上屏/交换缓冲区（SwapBuffer）：1.渲染缓冲区一般映射的是系统的资源比如窗口。如果将图像直接渲染到窗口对应的渲染缓冲区，则可以将图像显示到屏幕上。如果每个窗口只有一个缓冲区，那么在绘制过程中屏幕进行了刷新，窗口可能显示出不完整图片。为了解决这个问题，常规的OpenGL程序至少都会有两个缓冲区。显示在屏幕上的称为屏幕缓冲区，没有显示的称为离屏缓冲区。在一个缓冲区渲染完成之后，通过将屏幕缓冲区和离屏缓冲区交换，实现图像在屏幕上显示。2.由于显示器的刷新一般逐行进行的，因此为了防止交换缓冲区的时候屏幕上下区域的图像分属于两个不同的帧，因此交换一般会等待显示器刷新完成的信号，在显示器两次刷新的间隔中进行交换，这个信号被称为垂直同步信号，这个技术被称为垂直同步。3.使用了双缓冲和垂直同步技术之后，由于总是要等带缓冲区交换之后再进行下一帧的渲染，使得帧率无法完全达到硬件允许的最高水平。为了解决这个问题，引入了三缓冲区技术，在等待垂直同步同步时，交替渲染俩个离屏的缓冲区，而垂直同步发生时，屏幕缓冲区和最近渲染完成的离屏缓冲区交换，实现充分利用硬件性能的目的。GLUT：OpenGL Utility Toolkit 这个专用于窗口系统操作的库。GLEW(OpenGL Extension Wrangler)：OpenGL另一个辅助库- OpenGL 是使用客户端 - 服务端的形式实现的，我们编写的应用程序可以看做客户端，
而计算机图形硬件厂商所提供的 OpenGL 实现可以看做服务端。
视体（viewing frustum）又称视见平截头体、视景体、视锥，是三维世界中在屏幕上可见的区域，即虚拟摄像机的视野。
