OpenGL是什么不知道大家在学习OpenGL的时候是什么感受，本人完全是一团乱麻，刚刚开始只会机械地照抄别人已经写好的

不知道大家在学习OpenGL的时候是什么感受，本人完全是一团乱麻，刚刚开始只会机械地照抄别人已经写好的代码，原理什么的完全不懂。还会有如下灵魂三问：

这是什么语法，怎么这么难理解
glsl是什么，写错了完全没有提示，大哭。。。
原理究竟是什么，有能说清楚的吗？

今天咱们就来争取把opengl的原理说清楚，并且说明怎么学习这件事

1、OpenGL是什么

OpenGL（英语：Open Graphics Library，译名：开放图形库或者“开放式图形库”）是用于渲染 2D、3D 矢量图形的跨语言、跨平台的应用程序编程接口（API）

以上内容摘抄自百度百科，说的非常清楚，OpenGL只是接口，它的实现由各显卡公司实现，它只是一个标准，所以OpenGL能够跨平台，android可用，ios和桌面端都可以用

OpenGL，最重要的两个概念：

图形渲染管线：可以理解为OpenGL的工作流程，非常非常重要的概念
状态机：OpenGL并没有采用面向对象的编程思维，它是面向过程的，而且是用状态机来实现面向过程的，这也是它难以理解的最重要原因

2、图形渲染管线

上图就概括了OpenGL的工作流程。

假想一下，如果你要绘制一个三角形该怎么办？

确定三个点的坐标
把三个坐标用线连起来
把三角形区域着色

巧了，OpenGL也是这么做的。

如上图所示，开发者确定三个点的坐标之后，把坐标交给“顶点着色器”处理，顶点着色器负责解析开发者传来的坐标数据，并且把它映射到屏幕上

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。说人话就是，连线，把顶点数据连成我们要的形状

几何着色器我们暂时不管，现在还用不上。

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。

光栅化阶段，从上面这段话来看有点难以理解，我们说人话，就是把图形的所有区域（三角形内）分成一个个小格子（即是一个个像素），这个小格子让你分别涂色，可以这个格子是黑色，下个格子是另一个颜色

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。

片段着色器简单来讲，就是把光栅化阶段产生的小格子着色，怎么着色由片段着色器说了算。

混合和测试阶段：暂时也不用管，还用不上。

请记住：OpenGL的流程我们无法更改，如上图所示，每一步产生的数据都是下一步的输入

细心的同学可能看到了，上个图中为什么三个着色器的颜色是蓝色的，其它步骤的底图是灰色的，因为以上的步骤中，只有三个着色器是需用开发者自定义的，其它的事OpenGL自己来。这也是我们无法更改OpenGL流程的原因。而且以上三个着色器都是运行在GPU中的

3、状态机

提一个问题，cpu和gpu的区别是什么呢？

绿色是计算单元，橙色是存储单元，黄色是控制单元。如图所示，cpu要处理所有情况，所以它有非常复杂的控制单元和存储单元。但gpu工况相对简单的多，它只要处理图形图像方面即可，所以它并不需要大量的存储单元和控制单元，所以它的计算能力非常强。

OpenGL的着色器运行在Gpu中，gpu的控制模块相对非常简单，所以OpenGL用上了状态机。什么是状态机，请看代码：

void TextureSample::initTextureData(void* data, int width, int height) {
    glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, m_TextureId);
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, width, height,
                 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, data);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, GL_NONE);
}


glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, m_TextureId);
//如果只有一个纹理，那么这里可以不指定，系统默认会为我们赋值。
glUniform1i(m_SamplerLoc, 0);
glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_SHORT, indices);

以上两段代码看着有点类似，尤其是第一段，看方法名字是先激活纹理，再绑定纹理到一个id上，再给纹理设置图片buf，最后再绑定空纹理

第二段代码又激活纹理了，再绑定纹理到一个id上，指定参数，再绘制三角形了

为什么要激活两次，绑定两次？

//绑定某种类型
glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, m_TextureId);
//中间所有的操作都是针对刚刚的绑定数据。后面解绑为空了，之间做的逻辑仍然有效
...
//绑定某种类型为GL_NONE
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, GL_NONE);

第一次绑定里，做的所有操作，最后都保存到m_TextureId这个id关联的纹理中了。第二次绑定中，其实就是来启用第一次绑定里已经定义好的纹理了

以下是我自己的理解：

gpu是个头脑简单的肌肉男，只会按流程办事，要给某项元素赋值，只能先绑定，再操作，再解绑，后面再使用，你不能直接赋值，它看不懂，因为gpu的控制单元实在太少了，它不像cpu，为了应付所有场面而生的，gpu是个大直男，直男太难懂了。。。

这就是OpenGL的状态机，各种类型的状态（比如设置纹理、设置顶点）都已经给你准备好了，你要设置这些数据的时候就得调用相应的接口，告诉GPU，我来处理这个数据了，一个状态一个状态地处理，按OpenGL的要求的格式来处理。

4、学习资料、路线

最强的学习资料在这里：Learn OpenGL

最全面，最深刻，如果有不懂的地方，来这里看看。

最后提一句，本人是android开发，此次学习是学习OpenGL的c++版本，并不是 java 版本，而且学习的是3.0的版本。

android用的是OpenGL ES，它是OpenGL的阉割版本，为了照顾移动端性能而设计的。