OpenGL系列教程之三：OpenGL渲染管线

OpenGL渲染管线包含一系列有序地处理数据的阶段。两种图形数据即基于顶点的数据和基于像素的数据，在渲染管线中处理并统一输出到帧缓冲区。注意，OpenGL可以将处理后的数据重新发送到你的程序中(注意下图中的灰色线条)。

OpenGL渲染管线

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显示列表(Display List)

显示列表是一组已经被存储或编译过的的命令。所有的数据，几何数据和像素数据都可以被存储在显示列表中。它可以提升性能是由于所有的命令和数据都缓存在显示列表中。当OpenGL程序需要通过网络执行时，通过显示列表你可以减少数据在网络之间传输的次数。由于显示列表是服务器端的状态并且驻留在服务器端，客户端只需要将命令和数据发送一次到服务器端的显示列表中（更多详细的细节参考显示列表这章）。

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顶点操作(Vertex Operation)

每个顶点和法向量坐标需要经过GL_MODELVIEW（模型视图矩阵，从物体坐标系到人眼坐标系）矩阵变换。同样地，如果光照状态开启，作用在每个顶点上的光照计算是使用变换后的顶点和法向量数据。光照计算会更新每个顶点的颜色（更多详细的细节参考变换这章）。

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图元装配(Primitive Assembly)

顶点操作之后，图元（点，线，三角形）再次经过投影变换，然后经过裁剪平面裁剪，从人眼坐标系变换到裁剪坐标系。经过上述操作之后，再次经过透视除法和视口变换从而将三维的场景映射到窗口的区域坐标中。图元装配中最后要做的一件事就是如果裁剪状态开启则进行裁剪测试。

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像素转换操作(Pixel Transfer Operation)

将像素数据从客户端内存中读取进来以后，数据会经过缩放,映射等一系列操作。这些操作叫做像素转换操作。转换后的数据被存储在纹理中或直接光栅化到片元中。

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纹理内存(Texture Memory)

纹理图片被加载到纹理内存中以便应用到几何对象上。

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光栅化(Raterization)

光栅化将几何数据和像素数据转换到片元中。片元是一种可以包含颜色，深度值，线宽，点大小和抗锯齿计算（GL_POINT_SMOOTH, GL_LINE_SMOOTH, GL_POLYGON_SMOOTH）的矩形数组。如果明暗模式是GL_FILL，那么多边形内部的像素将会在这个阶段被填充。每一个片元对于帧缓冲区中的一个像素。

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片元操作(Fragment Operation)

这是将片元转换成要传输到帧缓冲区中的像素的最后一步。首先进行纹素生成；纹理元素通过纹理内存生成并且被应用到每一个片元。然后进行雾计算。接下来是一系列有序的片元测试操作：裁剪测试->alpha测试->模板测试->深度测试。

最后，经过混合，抖动，逻辑操作，遮挡这些操作实际的纹理数据被存储到帧缓冲区中。

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反馈(Feedback)

OpenGL能通过glGet*()和glIsEnabled()命令返回大多数当前的状态和信息。除此之外，可以使用glReadPixels()函数从帧缓冲区中读取一个长方形区域的像素数据，使用glRenderMode(GL_FEEDBACK)函数得到变换后的顶点数据。glCopyPixels不会返回像素数据到指定的系统内存中，而是将他们复制到另一个缓冲区中，如将前台缓冲区中的像素数据复制到后台的缓冲区中。