我的OpenGL ES学习之路(四)：渲染流程

从OpenGL ES 2.0开始就已经告别了固定管线，之后就实现了可编程的图形管线，下面这张图是OpenGL ES 2.0的渲染流程：

OpenGL ES 2.0的图形管线

固定管线 VS 可编程管线

其中灰色的部分是顶点着色器和片段着色器，是可以编程的部分。在之前的固定管线的时代，顶点的变化只能是可选的状态的改变，功能比较有限，也无法进行扩展，比如我们渲染一个光照下面的球，渲染的样式可能是下面这样的：

固定管线下渲染的灯光下的球

而可编程管线来渲染，由程序来定义，可以执行自定义计算，功能比较强大，扩展性比较强，能根据程序渲染出特别逼真的效果：

可编程管线下渲染的灯光下的球

顶点着色器

顶点着色器是用来处理顶点的，它的输入和输出系统如下：

顶点着色器

顶点着色器程序实例

图元装配

图元 (Primitive) 在OpenGL ES 中就是基本的绘图对象，三角形、直线和点，注意OpenGL ES中不能绘制多边形。图元的每个顶点来自顶点着色器的不同拷贝，在 图元装配期间，这些顶点被组合成图元。
对于每个图元，必须确定每个图元是否位于屏幕上可见的3D空间区域内，如果没有完全在，则需要进行裁剪，如果图元完全不在可视区域，就会被抛弃，裁剪和淘汰之后，顶点位置转换成屏幕坐标，这时图元就会准备下一个阶段---光栅化

光栅化

光栅化用来将图元映射到像素设备，比如屏幕或者离线framebuffer，确定用多少像素表示图元对象，经过光栅化之后，会有锯齿。
下图是将一个三角形图元，经过光栅化之后：

光栅化

光栅化将图元转化成一组 二维片段，然后这些二维片段由着色器处理，这些二维片段代表着可以在屏幕上绘制的像素。
每个片段的输出，屏幕坐标（x, y）、颜色、纹理坐标等属性。

片段着色器

片段着色器为光栅化之后的片段上的操作实现了可编程。
片段着色器可以抛弃片段，也可以生成一个或者多个颜色值作为输出，输出最终的像素颜色

片段着色器

片段着色器示例程序

逐片段操作

在片段着色器之后，下一阶段是逐片段操作。光栅化生成的屏幕坐标为（x, y）的片段只能修改帧缓冲区中位置为（x, y）的像素

逐片段操作

• 像素归属测试：这个测试用于确定帧缓冲区中的位置（x, y）的像素目前是不是归OpenGL ES所有。例如，如果一个显示OpenGL ES帧缓冲区窗口的窗口被另一个窗口所遮蔽，则窗口系统可以确定被遮蔽的像素不属于OpenGL ES上下文，从而完全不显示这些像素。像素归属测试是OpenGL ES 的一部分，但是不由自主开发人员来确定，在内部进行。

• 裁剪测试：把坐标（x, y）的像素如果超出OpenGL ES的裁剪范围，就会被抛弃。
• 模版测试：对输入Fragment Data的模版值进行测试，看这个是否应该拒绝
• 深度测试：对输入Fragment Data的深度值进行测试，比如3D中的远近效果，查看Frame Buffer中的数据和当前数据的深度进行比较，远的丢掉，近的保留
• 混合：将输入Fragment Data中的颜色值 和 保存在Frame Buffer中的颜色值，进行混合
• 抖动：用于因为使用有限的精度值在帧缓冲中保存颜色而产生的伪像

在经过逐片段操作之后，片段要么被拒绝，要么在帧缓冲区Frame Buffer的（x, y ）的位置写入片段的颜色、深度或者模版。如果启动了相应的掩码，可以更精确的控制写入，比如，设置颜色缓冲区写入掩码，任何红色的颜色值都不被写入颜色缓冲区。