OpenGL ES初探

OpenGL ES 苹果官方文档

OpenGL ES 开放式图形库(OpenGL的)⽤用于可视化的⼆二维和三维数据。它是⼀一个多功能开放标准图形库，⽀支持2D和3D数字内 容创建，机械和建筑设计，虚拟原型设计，⻜飞⾏行行模拟，视频游戏等应⽤用程序。您可以使⽤用OpenGL配置3D图形管道并向其提交数 据。顶点被变换和点亮，组合成图元，并光栅化以创建2D图像。OpenGL旨在将函数调⽤用转换为可以发送到底层图形硬件的图形命 令。由于此底层硬件专⽤用于处理理图形命令，因此OpenGL绘图通常⾮非常快。
OpenGL for Embedded Systems(OpenGL ES)是OpenGL的简化版本，它消除了了冗余功能，提供了了⼀一个既易易于学习⼜又更更易易于在移动图形硬件 中实现的库。

9E65281E-18AF-4A06-A1DA-38A0676CCCAD.png

OpenGL ES允许应⽤用程序利利⽤用底层图形处理理器器的强⼤大功能。iOS设备上的GPU可以执⾏行行复杂的2D和3D绘图，以及最终图像

图形管线

E2FE814A-B623-41FB-8094-D3314D928C01.png

顶点着色器输入内容:

1. 着⾊器程序—描述顶点上执行操作的顶点着⾊器程序源代码/可执行⽂件 。

2.顶点着色器输入(属性) — 用顶点数组提供每个顶点的数据 。

3.统一变量(uniform)—顶点/片元着色器使用的不变数据

4.采样器—代表顶点着⾊器使用纹理的特殊统一变量类型。

顶点着色器业务

1.矩阵变换
2.计算关照公式生成逐个顶点颜色
3.生成/变换纹理坐标
总结: 它可以⽤用于执⾏行行⾃自定义计算,实施新的变换,照明或者传统的固定功能所不不允许 的基于顶点的效果.

代码特色

attribute vec4 position;
attribute vec2 textCoordinate; uniform mat4 rotateMatrix; varying lowp vec2 varyTextCoord; void main()
{
     varyTextCoord = textCoordinate; 
     vec4 vPos = position;
     vPos = vPos * rotateMatrix; 
  //特点就是 gl_Position顶点坐标内建变量
     gl_Position = vPos;
}

图元装配

图元(Primitive): 点,线,三⻆角形等.
图元装配: 将顶点数据计算成⼀个图元.在这个阶段会执行,裁剪/透视/分割和 Viewport变换操作。图元类型和顶点索确定将被渲染的单独图元。
对于每个单独图元及其对应的顶点，图元装配阶段执行的操作包括:将顶点着⾊器的输出值执行裁剪、透视分割、视口变换后进⼊入光栅化阶段。

光栅化

C8A6CA63-A030-43CC-91BB-933FFDCB3E79.png

在这个阶段绘制对应的图元(点/线/三⻆角形). 光栅化就是将图元转化成一组二维片段 的过程.而这些转化的片段将由片元着⾊器处理.这些⼆维片段就是屏幕上可绘制的像素.

片元着色器输入:

1. 着⾊器程序—描述⽚段上执行操作的顶点着⾊器程序源代码/可执⾏文件

2.输⼊变量— 光栅化单元用插值为每个片段生成的顶点着色器输出

3.统⼀变量(uniform)—顶点/⽚元着⾊器使用的不变数据

4. 采样器—代表片元着⾊器使用纹理的特殊统一变量类型.

片元着色器业务

1. 计算颜⾊
2. 获取纹理值
3. 往像素点中填充颜色值(纹理值/颜色值);
   总结: 它可以⽤于图片/视频/图形中每个像素的颜色填充(比如给视频添加滤镜,实际上就是将视频中每个图片的像素点颜色填充进行修改.)

varying lowp vec2 varyTextCoord; uniform sampler2D colorMap; void main()
{
  //片元着色器特殊的内建变量gl_FragColor
    gl_FragColor = texture2D(colorMap, varyTextCoord);
 }

逐片段操作

6063537C-BB5D-429E-A6AE-39F45AEFBC46.png

1.像素归属测试: 确定帧缓存区中位置(Xw,Yw)的像素,目前是不是归属于OpenGL ES所有. 例如,如果一个显示OpenGL ES帧缓存区View被另外一个View 所遮蔽.则窗口系统可以确定被遮蔽的像素不属于OpenGL ES上下文.从而不全显示这些像素.而像素归属测试是OpenGL ES 的一部分,它不由开发者人为控制,而是由OpenGL ES 内部进行.
2.裁剪测试: 裁剪测试确定(Xw,Yw)是否位于作为OpenGL ES状态的一部分裁剪矩形范围内.如果该片段位于裁剪区域之外,则被抛弃.
3.深度测试: 输入片段的深度值进步比较,确定片段是否拒绝测试
4.混合: 混合将新生成的片段颜色与保存在帧缓存的位置的颜色值组合起来.
5.抖动: 抖动可⽤用于最小化因为使用有限精度在帧缓存区中保存颜色值而产生的伪像.

EGL (Embedded Graphics Library )

OpenGL ES 命令需要渲染上下文和绘制表面才能完成图形图像的绘制.
1.渲染上下文: 存储相关OpenGL ES 状态.
2.绘制表面: 是用于绘制图元的表面,它指定渲染所需要的缓存区类型,例如颜色缓存区,深度缓冲区和模板缓存区.
3.OpenGL ES API 并没有提供如何创建渲染上下文或者上下文如何连接到原生窗口系统. EGL 是Khronos 渲染API(如OpenGL ES) 和原⽣生窗口系统之间的接口. 唯一⽀持 OpenGL ES 却不支持EGL 的平台是iOS. Apple 提供⾃己的EGL API的iOS实现,称为EAGL.
4.因为每个窗口系统都有不同的定义,所以EGL提供基本的不透明类型—EGLDisplay, 这 个类型封装了所有系统相关性,用于和原⽣生窗口系统接口.