图形API简介
- OpenGL(Open Graphics Library)是一个跨编程语言、跨平台的编程图形程序接口，它将计算机的资源抽象称为⼀个个OpenGL的对象，对这些资源的操作抽象为一个个的OpenGL指令。
- OpenGL ES (OpenGL for Embedded Systems)是 OpenGL 三维图形 API 的⼦子集，针对⼿手机、PDA和游戏主机等嵌⼊入式设备⽽而设计，去除了了许多不不必要和性能较低的API接⼝。
- DirectX 是由很多API组成的，DirectX并不不是⼀个单纯的图形API. 最重要的是DirectX是属于Windows上一个多媒体处理API.并不支持Windows以外的平台,所以不是跨平台框架.按照性质分类，可以分为四⼤部分，显示部分、声音部分、输入部分和网络部分.
- Metal: Apple为游戏开发者推出了了新的平台技术Metal，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渲染⽽而推出的框架
OpenGL 上下文(context)
在应⽤程序调用任何OpenGL的指令之前，需要安排首先创建一个OpenGL的上下文。这个上下文是一个非常庞⼤的状态机，保存了了OpenGL中的各种状态，这也是OpenGL指令执行的基础OpenGL的函数不管在哪个语言中，都是类似C语言一样的面向过程的函数，本质上都是对OpenGL上下文这个庞大的状态机中的某个状态或者对象进行操作，当然你得⾸先把这个对象设置为当前对象。因此，通过对OpenGL指令的封装，是可以将OpenGL的相关调用封装成为一个面向对象的图形API的由于OpenGL上下文是⼀个巨大的状态机，切换上下文往往会产⽣生较大的开销，但是不不同的绘制模块，可能需要使用完全独立的状态管理。因此，可以在应用程序中分别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
OpenGL可以记录⾃己的状态(如当前所使用的颜色、是否开启了混合功能等).OpenGL可以接收输入(当调用OpenGL函数的时候，实际上可以看成 OpenGL在接收我们的输入)，如我们调用glColor3f，则OpenGL接收到 这个输入后会修改⾃己的“当前颜色”这个状态;OpenGL可以进入停⽌状态，不再接收输入。在程序退出前，OpenGL总会先停止工作的.
渲染
将图形/图像数据转换成3D空间图像操作叫做渲染(Rendering).
顶点数组(VertexArray)和顶点缓冲区(VertexBuffer)
画图⼀般是先画好图像的⻣架，然后再往骨架里面填充颜色，这对于 OpenGL也是一样的。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OpenGLES中，有3种类型的图 元:点、线、三⻆形。那这些顶点数据最终是存储在哪里的呢?开发者可 以选择设定函数指针，在调用绘制⽅法的时候，直接由内存传入顶点数 据，也就是说这部分数据之前是存储在内存当中的，被称为顶点数组。⽽性能更高的做法是，提前分配一块显存，将顶点数据预先传入到显存当 中。这部分的显存，就被称为顶点缓冲区. 顶点指的是我们在绘制一个图形时,它的顶点位置数据.而这个数据可以直接 存储在数组中或者将其缓存到GPU内存中.
管线
在OpenGL下渲染图形,就会有经历一个一个节点.而这样的操作可以理解管线.大家可以想象成流水线.每个任务类似流水线般执行.任务之间有先后顺序. 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个固定的顺序来的，而且严格按照这个顺序。就像水从一根管子的一端流到 另一端，这个顺序是不能打破的。
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器程序块内置的一段包含了了光照、坐标变换、裁剪等诸多功能的固定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相应的参数,就能快速完成图形的渲染.类似于iOS开发会封装很多API,而我们只需要调用,就可以实现功能.不需要关注底层实现原理但是由于OpenGL 的使⽤用场景非常丰富,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。
着⾊器程序Shader
就全⾯的将固定渲染管线架构变为了可编程渲染管线。因此，OpenGL在实 际调用绘制函数之前，还需要指定⼀个由shader编译成的着色器程序。常见的着⾊器主要有顶点着⾊器(VertexShader)，⽚片段着⾊器 (FragmentShader)/像素着⾊器(PixelShader)，几何着⾊器 (GeometryShader)，曲⾯细分着⾊器(TessellationShader)。片段着色器和像素着⾊器只是在OpenGL和DX中的不同叫法而已。可惜的是，直到 OpenGLES 3.0，依然只⽀支持了顶点着⾊器和⽚段着⾊器这两个最基础的着⾊器。
OpenGL在处理shader时，和其他编译器一样。通过编译、链接等步骤，⽣成了着⾊器程序(glProgram)，着⾊器程序同时包含了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，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段着⾊器中进⾏运算。⽚段着⾊器会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。
顶点着⾊色器器VertexShader
一般用来处理图形每个顶点变换(旋转/平移/投影等)
顶点着⾊色器器是OpenGL中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。
⼀般来说典型的需要计算的顶点属性主要包括顶点坐标变换、逐顶点光照 运算等。顶点坐标由自身坐标系转换到归⼀化坐标系的运算，就是在这里发⽣的。
片元着⾊器程序FragmentShader
一般用来处理图形中每个像素点颜⾊计算和填充。
片段着色器是OpenGL中⽤于计算片段(像素)颜色的程序。⽚段着⾊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)
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图形处理单元)上执行的，代替了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)的着⾊器器代码分成2个部分: Vertex Shader(顶点着⾊器)和Fragment(片断着⾊器)。