【读书笔记】OpenGL+ES应用开发实践指南:iOS卷

1.图形处理单元(GPU)就是能够结合几何、颜色、灯管和其他数据而产生的一个屏幕图像的硬件组件。屏幕只有二维,因此显示3D数据的技巧就在于产生能够迷惑眼睛使其看到丢失的第3维的一个图像。

2.用3D数据生成一个2D的图像的过程就叫渲染。

3.在计算机上显示的图片是由矩形的颜色点组成的,这些巨型的颜色点就叫做像素。

4.每个像素是由3个颜色元素组成的,即一个红点、一个绿店和一个蓝点。

5.图像是以每个像素至少包含3个值的一个数组存储在电脑的存储器中的。第一个值指定了红色元素的强度,第二个值代表绿色强度,第三个值是蓝色强度。

6.一个包含10000个像素的图像能够以一个拥有30000个强度值的数组的形式存储在存储器中,像素的3个元素每个需要一个值。以不同的强度结合红绿蓝3个值就足以产生彩虹的所有颜色。

7.如果3个元素的强度都是0,结果颜色就是黑色。如果3个元素都是强度的最大值,结果颜色就是白色,黄色是通过丢掉蓝色并混合红色和绿色得到的。

8.程序设计会保存3D场景数据到硬件随机存取存储器(RAM)中。嵌入式系统的中央处理单元又专门为其分配的RAM。在图形处理的过程中,GPU也有专门为其分配的RAM。使用现代硬件渲染3D图形的速度几乎完全取决于不同的内存区域被访问的方式。

9.OpenGLES是一种软件技术。OpenGL ES部分运行在CPU上,部分运行在GPU上。OpenGL ES横跨在两个处理器之间,协调两个内存区域之间的数据交换

10.OpenGL ES通常会高效地协调数据交换,但是程序于OpenGL ES的交互方式会明显地增加或者减少所需的数据交换的数量和类型。对于渲染速度,最快的数据交换方式是没有数据交换。

首先,从一个内存区域复制数据到另一个内存区域是相对较慢的。更糟糕的是,除非非常小心,在内存复制发生的时候GPU和CPU都不能把内存另作他用。因此内存区域之间的数据交换需要尽量避免。

其次,所有的内存访问都是相对较慢的,最新的嵌入式CPU可以很容易地完成大约每秒一亿次的运算,但是它只能每秒读写内存200万次。这意味着,除非CPU能够在每次从内存读取一块数据后有效地运行五个或者更多个运算,否则处理器的性能就处在次优状态,这种状态叫做“数据饥饿”。这种情况对于GPU来说更明显,在理想条件下,GPU能够每秒执行数亿次运算,但是却只能每秒访问内存2亿次。GPU几乎总是受限于内存访问的性能,并且通常需要在每块数据上执行10~30次运算才不会影响整体的图形输出。

11.缓存——提供数据的最好方式

缓存(buffers)是指图形处理器能够控制和管理的连续RAM。

程序从CPU的内存复制数据到OpenGL ES的缓存。在GPU取得一个缓存的所有权以后,运行在CPU中的程序理想情况下将不再接触这个缓存。通过控制独占的缓存,GPU就能够尽可能以最有效的方式读写内存。图形处理器把它处理大量数据的能力异步同时地应用到缓存上,这意味着在GPU使用缓存中的数据工作的同时,运行在CPU中的程序可以继续执行。几乎所有程序提供给GPU的数据都应放入缓存中。

12.为缓存提供数据的步骤及核心函数:

1⃣️生成(Generate):请求O盆GLES为图形处理器控制的缓存生成一个独一无二的标识符;glGenBuffers()

2⃣️绑定(Bind):告诉OpenGL ES为接下来的运算使用一个缓存。glBindBuffer()

3⃣️缓存数据(Buffer Data):让OpenGL ES为当前绑定的缓存分配并初始化足够的连续内存(通常是从CPU控制的内存复制数据到分配的内存)glBufferData()或者glBufferSubData()

4⃣️启用或禁止(Enable or Disable):告诉OpenGL ES在接下来的渲染中是否使用缓存中的数据。glEnableVertexAttribArray()或者glDisableVertexAttribArray()

5⃣️设置指针(Set Pointers):告诉OpenGL ES在缓存中的数据的类型和所有需要访问的数据的内存偏移值。glVertexAttribPointer()

6⃣️绘图(Draw):告诉OpenGL ES使用当前绑定并启用的缓存中的数据渲染整个场景或者某个场景的一部分。glDrawArrays()或者glDrawElements()

7⃣️删除(Delete):告诉OpenGL ES删除以前生成的缓存并释放相关的资源。glDeleteBuffers()

⚠️核心函数:

glGenBuffers()—请OpenGL ES为图形处理器 制的缓存生成一个独一无

的标识符。

glBindBuffer()—告诉OpenGL ES为接下来的运算使用一个缓存。

glBufferData()或者glBufferSubData()—让OpenGL ES为当前 定的缓存分配

并初始化 够的  内存(通常是从CPU制的内存复制数据到分配的内存)。

glEnableVertexAttribArray()或者glDisableVertexAttribArray()—告诉OpenGL

ES在接下来的渲染中是 使用缓存中的数据。

glVertexAttribPointer()—告诉OpenGL ES在缓存中的数据的类型和所有需要的数据的内存偏移值。

glDrawArrays()或者glDrawElements()—告诉OpenGL ES使用当前 定并启

用的缓存中的数据渲染整个场景或者某个场景的一部分。

glDeleteBuffers()—告诉OpenGL ES除以前生成的缓存并释 相关的资源。

13.理想情况下,每个生成的缓存都可以使用相当长的时间(可能是程序的整个生命周期)。生成、初始化和删除缓存有时需要耗费时间来同步图形处理器和CPU。存在这个延迟是因为GPU在删除一个缓存之前必须完成所有与该缓存相关的等待中的运算。如果一个程序每秒生成河删除缓存数千次,GPU可能就没有时间来完成任何渲染了。

14.GPU需要知道应该在内存的哪个位置存储渲染出来的2D图像像素数据。就像为GPU提供数据的缓存一样,接收渲染结果的缓冲区叫做帧缓存(frame buffer)。程序会像任何其他种类的缓存一样生成、绑定、删除帧缓存。但是帧缓存不需要初始化,因为渲染指令会在适当的时候替换缓存的内容。帧缓存会在被绑定的时候隐式开启,同时OpenGL ES会自动地根据特定平台的硬件配置和功能来设置数据的类型和偏移。

15.可以同时存在很多帧缓存,并且可以通过OpenGL ES让GPU把渲染结果存储到任意数量的帧缓存中。但是,屏幕显示像素要受到保存在前帧缓存(front frame buffer)的特定的帧缓存中的像素颜色元素的控制。程序设计和操作系统很少会直接渲染到前帧缓存中,因为那样会让用户看到正在渲染中的还没完成渲染的图像。

16.OpenGL 坐标系,OpenGL ES坐标是以浮点数来存储的。现代GPU对浮点运算做了专门的优化,即使是使用其他数据类型的顶点也会被转换成浮点值。

17.矢量是理解现代GPU的关键,因为图形处理器就是大规模并行矢量处理器。GPU能够同时控制多个矢量,并执行用于定义渲染结果的矢量运算。

18.GLKViewController类是支持OpenGL ES特有的行为和动画计时的UIViewController的内建子类。

19.GLKView这是Cocoa Touch UIView类的内建子类。GLKView简化了通过用Core Animation层来自动创建并管理 缓存和渲染缓存共 内存所需要做的工作。GLKView相关的GLKViewController实例是视图的委 并接 当视图需要重绘时的消息。创建你自己的UIView或者GLKView的子类来实现应用特有的绘图是可能的,

20.GLKView和GLKViewController类  中的GLK类iOS 5引的GLKit架的一部分。框架是指被编译后的代码所使用的编译后的代码、接口声明以及类似图像和数据的资源文件的集合。框架高效地组织可重用共享库,并且在一些情况下可能包含库的多个版本。

21.点宽设置函数glPointSize(1.0),线宽glLineWidth(1.0)

22.绘制字体,有两种方法,一是用位图数据进行绘制,一种是用几何图形(点、直线和多边形)绘制的字体。

23.字体一般是由一组字符组成,其中每个字符都有一个标识码(通常是ASCII码)和一个绘制方法。

24.纹理:是用来保存图像的颜色元素值的OpenGL ES缓存。

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未完待续,持续更新

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