OpenGL ES学习(一)--OpenGL专业名词解析

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OpenGL 对于初学者来说是不太友好的,首要的是要了解其专业名词含义,以下则列举一些关键的专业名词解析。

1.上下文(context)

  • 概念:上下文是一个庞大的状态机,保存了OpenGL中的各个状态,是OpenGL执行的基础。
  • OpenGL的函数操作本质上是把当前对象的OpenGL上下文这个庞大状态机中的某个状态进行操作。
  • 问题:由于context是个巨大的状态机,切换上下文的时候往往会产生较大的开销,但是不同模块,可能需要使用完全独立的状态管理。
  • 解决方案:可以在应用程序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。这样的的方案,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。
  个人觉得解决方案的原理是采用多线程并发处理上下文,并且使用共享,提高使用率 ,减少消耗。

2.OpenGL状态机

  • 概念 :状态机理论上是一种机器。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,发生转变的动因,条件及转变中执行的活动。或者说,状态机是一种行为,说明对象在其生命周期中响应时间所经历的状态序列的响应。
  • 特点:1. 有记忆功能,能记住其当前的状态;
       2.可以接受输入,根据收入内容和自己的原先状态,修改当前状态,并且有对应输出    3.当进入特殊状态(停机状态)的时候,变成不再接收输入,停止工作。
 状态机可以保存行为,控制修改,记录状态

由上可理解为

OpenGL可以记录自己的状态(当前的所用的颜色,是否开启了混合功能等) OpenGL可以接收输入(调用OpenGL函数的时候), OpenGL可以进入停止状态,不再接收输入。程序退出前,OpenGL总会先停止工作的

3.渲染Rendering

将图形/图像数据转换成2D空间图像操作叫做渲染。

渲染是数据转换为图像的过程

4.顶点数组(VertexArray)和顶点缓冲区(VerteButter)

  • 顶点数据就是要画的图像的骨架,和现实中不同的是,OpenGL中的图像都是由图元组成。在OpenGL ES中,有3种类型的图 元:点、线、三⻆角形。
  • 顶点数据最终存储在内存当中,被称为顶点数组。
  • 为了提高性能,会提前分配一块内存,奖顶点数据预先传入显存当中,这部分的显存,就被称为顶点缓冲区。
  • 顶点是指顶点位置数据,存储在数组中或者缓存到CPU中。
顶点是OpenGL中一个很重要的概念,很多东西变换都是通过处理顶点数组而得到的。

5.着色器程序Shader

  • 就是全⾯面的将固定渲染管线架构变为了了可编程渲染管线。只支持顶点着色其和片段着色器
  • OpenGL在处理理shader时,和其他编译器器⼀一样。通过编译、链接等步骤,生成了了着⾊色器器程序(glProgram),着⾊色器器程序同时包含了了顶点着⾊色器器和⽚片段着⾊色器器的运算逻辑。在OpenGL进⾏行行绘制的时候,⾸首先由顶点着⾊色器器对传入的顶点数据进⾏行行运算。再通过图元装配,将顶点转换为图元。然后进⾏行行光栅化,将图元这种⽮矢量量图形,转换为栅格化数据。最后,将栅格化数据传入⽚片段着⾊色器器中进⾏行行运算。⽚片段着⾊色器器会对栅格化数据中的每⼀一个像素进 ⾏行行运算,并决定像素的颜⾊
顶点着色器负责转化为图元数据,片段着色器负责像素运算

6.管线

  • 在OpenGL 下渲染图形,就会有经历一个一个节点.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理数据的时候是按照一个固定的顺序来的,⽽而且严格按照这个顺序。

7、固定管线/存储着色器

在早期的OpenGL版本,它封装了了很多种着⾊色器器程序块内置的一段包含了了光照、坐标变换、裁剪等等诸多功能的固定shader程序来完成,来帮助开发者 来完成图形的渲染.而开发者只需要传⼊入相应的参数,就能快速完成图形的 渲染. 但是由于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业务.这时将相关部分开放成可编程

8.顶点着色器

  • 作用 :一般用来处理每个图形的顶点变化(旋转/平移/投影等)
  • 顶点着⾊器是OpenGL中⽤用于计算顶点属性的程序。顶点着色器是逐顶点运算的程序,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顶点的数据
   顶点着色器,主要处理与顶点相关的运算

9.片元着色器

  • 作用:一般处理每个像素点颜色的计算和填充。片段着色器是OpenGL中⽤用于计算⽚片段(像素)颜色的程序
  • 片段着⾊器是逐像素运算的程序
片段着色器是处理像素的

10.GLSL(OpenGL Shading Languange)

OpenGL着色语言(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个部分: Vertex Shader(顶点着⾊器)和Fragment(片元着⾊器)

GLSL主要是对顶点着色器和片元着色器进行编程

11.光栅化 Rasterization

是把顶点数据转换为⽚元的过程,具有将图转化为⼀一个个栅格组成的图象 的作⽤用,特点是每个元素对应帧缓冲区中的⼀一像素。 光栅化就是把顶点数据转换为⽚片元的过程。⽚片元中的每一个元素对应于帧 缓冲区中的一个像素。 光栅化其实是一种将几何图元变为二维图像的过程。该过程包含了了两部分 工作。第一部分⼯工作:决定窗口坐标中的哪些整型栅格区域被基本图元 占⽤;⼆部分工作:分配一个颜⾊色值和一个深度值到各个区域。光栅化 过程产⽣生的是片元 把物体的数学描述以及与物体相关的颜⾊色信息转换为屏幕上⽤用于对应位置 的像素及⽤用于填充像素的颜⾊色,这个过程称为光栅化,这是一个将模拟信 号转化为离散信号的过程。

光栅化是像素级别的运算,可能会影响一些性能

12.纹理

纹理理可以理理解为图片.⼤家在渲染图形时需要在其编码填充图片,为了使得场景更更加逼真.⽽而里里使⽤用的图⽚片,就是常说的纹理理.但是在OpenGL,我们更更加习惯叫纹理,⽽不是图片.

纹理就是个大图。

13.混合

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 冲区中颜色附着上的颜⾊色进行混合,混合的算法可以通过OpenGL的函数进行指定。但是OpenGL提供的混合算法是有限的,如果需要更更加复杂的混合 算法,一般可以通过像素着⾊器器进行实现,当然性能会⽐原生的混合算法差一些.

两个半透明的view有交集 ,交集的地方就是中心

14 变换矩阵(Transformation)

例如图形想发生平移,缩放,旋转变换.就需要使用变换矩阵

15 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

16.2D笛卡尔坐标系

17.3D笛卡尔坐标系

18.视口

视口大小可大可小。

19. 投影方式