- 简单的图形渲染管线
图形渲染管线接受一组3D坐标,然后把它们转变为你屏幕上的有色2D像素输出。图形渲染管线可以被划分为几个阶段,每个阶段将会把前一个阶段的输出作为输入。所有这些阶段都是高度专门化的(它们都有一个特定的函数),并且很容易并行执行。正是由于它们具有并行执行的特性,当今大多数显卡都有成千上万的小处理核心,它们在GPU上为每一个(渲染管线)阶段运行各自的小程序,从而在图形渲染管线中快速处理你的数据。这些小程序叫做着色器(Shader)。
图形渲染管线的第一个部分是顶点着色器(Vertex Shader) ,它把一个单独的顶点作为输入。顶点着色器主要的目的是把3D坐标转为另一种3D坐标(后面会解释),同时顶点着色器允许我们对顶点属性进行一些基本处理。
图元装配(Primitive Assembly)阶段将顶点着色器输出的所有顶点作为输入(如果是GL_POINTS,那么就是一个顶点),并所有的点装配成指定图元的形状;本节例子中是一个三角形。
图元装配阶段的输出会传递给几何着色器(Geometry Shader) 。几何着色器把图元形式的一系列顶点的集合作为输入,它可以通过产生新顶点构造出新的(或是其它的)图元来生成其他形状。例子中,它生成了另一个三角形。
几何着色器的输出会被传入光栅化阶段(Rasterization Stage) ,这里它会把图元映射为最终屏幕上相应的像素,生成供**片段着色器(Fragment Shader)**使用的片段(Fragment)。在片段着色器运行之前会执行裁切(Clipping)。裁切会丢弃超出你的视图以外的所有像素,用来提升执行效率。
片段着色器的主要目的是计算一个像素的最终颜色,这也是所有OpenGL高级效果产生的地方。通常,片段着色器包含3D场景的数据(比如光照、阴影、光的颜色等等),这些数据可以被用来计算最终像素的颜色。
在所有对应颜色值确定以后,最终的对象将会被传到最后一个阶段,我们叫做Alpha测试和混合(Blending)阶段。这个阶段检测片段的对应的深度(和模板(Stencil))值(后面会讲),用它们来判断这个像素是其它物体的前面还是后面,决定是否应该丢弃。这个阶段也会检查alpha值(alpha值定义了一个物体的透明度)并对物体进行混合(Blend)。所以,即使在片段着色器中计算出来了一个像素输出的颜色,在渲染多个三角形的时候最后的像素颜色也可能完全不同。
可以看到,图形渲染管线非常复杂,它包含很多可配置的部分。然而,对于大多数场合,我们只需要配置顶点和片段着色器就行了。几何着色器是可选的,通常使用它默认的着色器就行了。
- 标准化设备坐标
OpenGL是一个3D图形库,所以我们在OpenGL中指定的所有坐标都是3D坐标(x、y和z)。OpenGL不是简单地把所有的3D坐标变换为屏幕上的2D像素;OpenGL仅当3D坐标在3个轴(x、y和z)上都为-1.0到1.0的范围内时才处理它。所有在所谓的标准化设备坐标(Normalized Device Coordinates)范围内的坐标才会最终呈现在屏幕上(在这个范围以外的坐标都不会显示)。 - 顶点数据
VAO:顶点数组对象
VBO:顶点缓冲对象
EBO:索引缓冲对象
顶点数据从CPU打包发送到GPU,先接收为VBO数据,再通过索引重新排列成坐标数组VAO。
首先我们用glGenBuffers函数生成一个VBO对象,当有多个对象时,我们用数组接收,所以函数的第二个参数是数组地址。
unsigned int VBO;
glGenBuffers(1, &VBO);
然后我们需要用glBindBuffer函数把对象与缓冲进行绑定,第一个参数为缓冲类型
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
同样的,我们用相似的步骤生成和绑定VAO对象:
unsigned int VAO;
glGenVertexArrays(1, &VAO);
glBindVertexArray(VAO);
对象生成好以后我们输入一组坐标数据
float vertices[] = {
-0.5f, -0.5f, 0.0f,
0.5f, -0.5f, 0.0f,
0.0f, 0.5f, 0.0f
};
这组坐标数据要从CPU传输到GPU的缓冲之中,这就用到glBufferData函数,它有4个参数分别为,缓冲类型,数据大小,数据地址,和GPU管理数据的方式。
方式有三种,这里我们选第一种,因为三角形顶点不改变。
GL_STATIC_DRAW :数据不会或几乎不会改变。
GL_DYNAMIC_DRAW:数据会被改变很多。
GL_STREAM_DRAW :数据每次绘制时都会改变。
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);