OpenGL名词解析 OpenGL名词解析

OpenGL名词解析
【OpenGL名词解析】

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?。这个上下文是一个?常庞大的状态机，保存了OpenGL中的各种状态，这也是OpenGL指令执?的基础
OpenGL的函数不管在哪个语言中，都是类似C语??样的?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?封装成为?个?向对象的图形API
由于OpenGL上下文是一个巨大的状态机，切换上下文往会产生较?的开销，但是不同的绘制模块，可能需要使?完全独?的状态管理。因此，可以在应?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?之间共享纹理、缓冲区等资源。这样的?案，会?反复切换上下文，或者大量修改渲染状态，更加合理?效的

2.OpenGL状态机

状态机是理论上的?种机器.这个?常难以理解.所以我们把这个状态机这么理解.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?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响应事件所经历的状态序列以及对那些状态事件的响应。因此具有以下特点:
1.有记忆功能，能记住其当前的状态(如当前所使?的颜?、是否开启了混合功能等)
2.可以接收输?，根据输入的内容和?己的原先状态，修改?己当前状态，并且可以有对应输出
3.当进入特殊状态(停机状态)的时候，变不再接收输?，停?工作

3.渲染（Render）

4.顶点数组（VertexArray）/ 顶点缓冲区（VertexBuffer）

画图?般是先画好图像的?架，然后再往?架?面填充颜色，这对于 OpenGL也是?样的。顶点数据就是要画的图像的?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、三角形。那这些顶点数据最终是存储在哪?的呢?开发者可以选择设定函数指针，在调用绘制?法的时候，直接由内存传?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。?性能更高的做法是，提前分配?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
顶点数组存到CPU中，定点缓冲区存到GPU中

5.管线

在OpenGL 下渲染图形,就会有经历一个?个节点.而这样的操作可以理解管线.?家可以想象成流?线.每个任务类似流水线般执?.任务之间有先后顺序. 管线是?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，?且严格按照这个顺序。就像?从?根管子的?一端流到另?端，这个顺序是不能打破的

6.着色器程序（Shader）

将固定渲染管线架构变为了可编程渲染管线。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?器主要有顶点着色器(VertexShader)，?段着?器 (FragmentShader)/像素着?器(PixelShader)，?何着?器 (GeometryShader)，曲面细分着?器(TessellationShader)。?段着?器和像素着?器只是在OpenGL和DX中的不同叫法?已。
OpenGL在处理shader时，和其他编译器一样。通过编译、链接等步骤，?成了着?器程序(glProgram)，着?器程序同时包含了顶点着?器和片段着色器的运算逻辑。在OpenGL进?绘制的时候，?先由顶点着?器对传入的顶点数据进?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?量图形，转换为栅格化数据。最后，将栅格化数据传??段着?器中进行运算。?段着?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

7.顶点着?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?器是OpenGL中?于计算顶点属性的程序。顶点着?器是逐顶点运算的程序，也就是说每个顶点数据都会执?一次顶点着?器，当然这是并行的，并且顶点着?器运算过程中?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

8.片元着?器(FragmentShader)

9.光栅化（Rasterization）

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组成的图象的作用，特点是每个元素对应帧缓冲区中的一像素
光栅化就是把顶点数据转换为片元的过程。?元中的每?个元素对应于帧缓冲区中的一个像素
光栅化其实是?种将?何图元变为二维图像的过程。该过程包含了两部分的?作。第?部分?作:决定窗?坐标中的哪些整型栅格区域被基本图元占?; 第?部分?作:分配?个颜?值和?个深度值到各个区域
把物体的数学描述以及与物体相关的颜?信息转换为屏幕上?于对应位置的像素及?于填充像素的颜色，这个过程称为光栅化，这是?个将模拟信号转化为离散信号的过程

10.纹理

11.混合(Blending)

在测试阶段之后，如果像素依然没有被剔除，那么像素的颜?将会和帧缓冲区中颜?附着上的颜?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，如果需要更加复杂的混合算法，可以通过像素着?器进行实现，性能会比原?的混合算法差

12.渲染上屏/交换缓冲区(SwapBuffer)

渲染缓冲区一般映射的是系统的资源?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
但是，值得注意的是，如果每个窗口只有?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的图像
为了解决这个问题，常规的OpenGL程序?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?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，实现图像在屏幕上的显示。
由于显示器的刷新一般是逐行进?的，因此为了防?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?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?交换，这个信号就被称为垂直同步信号，这个技术被称为垂直同步
使?了双缓冲区和垂直同步技术之后，由于总是要等待缓冲区交换之后再进?下?帧的渲染，使得帧率无法完全达到硬件允许的最?水平。为了解决这个问题，引?入了三缓冲区技术，在等待垂直同步时，来回交替渲染两个离屏的缓冲区，?垂直同步发?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