openGL ES3.0基础简介
一、openGL与openGL ES
1.openGL删除任何冗余得到openGL ES，保留最实用的方法
①适用设备：手持和嵌入式为目标的高级3D图形API
②openGLES优化：降低电源消耗、着色器处理性能提升（引入精度限定符）
二、基本概念及专有名词
1.基础名词
基础名词推荐阅读PDF文章：图形处理器架构(GPU_Architecture)与图形管线(Graphics_Pipeline)
①3D物体：任何物体，其几何形状都是由三角形组成的。三角形，或者任何图形，都由顶点组成。
图：物体对象、三角形、顶点
②顶点（vertex）：具有空间坐标和其他信息（如颜色和纹理坐标）的点
图：具有棋盘格结构的立方体
③纹理（texture）：映射到3D物体表面的图像，这会造成该物体由某种材料组成的幻觉。物体的顶点存储着纹理坐标（2维向量），用于指定纹理如何映射到任何给定表面。一个表面用到的纹理可能需要几百万个简单三角形纹理实现。
图：块结构三角形的纹理坐标
2.图形管线
即渲染流水线，将数据从3D场景转换成2D图像，最终在屏幕上显示出来的总过程。主要分为三个阶段：应用阶段、几何阶段和光栅阶段。
图：3D图像渲染管线
几何阶段：解析3D位置到屏幕位置→计算属性
光栅阶段：光栅三角形→三角形上顶点属性插值→阴影像素→解决能见度
<1>应用阶段：
主要是CPU与内存打交道，例如碰撞检测，计算好的数据（顶点坐标、法向量、纹理坐标、纹理）就会通过数据总线传给图形硬件 。
<2>几何阶段：
这个阶段也被称为“变换和光照”阶段。为了从3D场景转换到2D，场景中的所有物体都需要转换到几个空间。每个空间都有自己的坐标系。这些转换是通过一个空间的顶点转换到另一个空间的顶点来实现的。
①法向量
三维平面的法线是垂直于该平面的三维向量。曲面在某点P处的法线为垂直于该点切平面（tangent plane）的向量。
法线是与多边形（polygon）的曲面垂直的理论线，法线决定着曲面与光源（light source）的浓淡处理（Flat Shading），对于每个点光源位置，其亮度取决于曲面法线的方向。
如果一个非零向量n与平面a垂直，则称向量n为平面a的法向量。
②光照(lighting)：
几何阶段的主要部分。是使用物体表面的法向量来计算的。通过摄像机的位置和光源的位置，可以计算出给定顶点的光照属性。
图：计算光照
N： 表面法向量 P：平面上的某个点
③视锥图
图：相机\眼睛 视图折线及裁剪平面
近裁剪面、视锥视图、远裁剪面
④视图空间到平面空间转换
图：从视图空间转到平面空间
<3>光栅阶段
将连续的数据转化成离散的数据。这里光栅阶段是指矢量图形转化成像素点的过程。
①片元：GPU需要遍历2D图像并进行转换将数据转化为大量“像素候选”，转换的像素候选即为片元(Fragment)，片片元是包含位置，颜色，深度，纹理坐标等属性的数据结构。
②插值(Interpolation)：从分配给每个图元顶点的顶点着色器输出生成每个片段值的机制。
图：光栅化三角形并插值其颜色值
图：光栅化阶段输入和输出
<4>可编程步骤
图形管线中可编程的步骤只有：顶点着色器和片元着色器
图：openGL ES3.0图形管线
①顶点着色器
实现了顶点操作的通用可编程方法；
【1】输入：
a.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或者可执行文件；
b.顶点着色器输入（属性）：顶点数组提供的每个顶点数据；
c.统一变量(uniform)：顶点着色器使用的不变数据；
d.采样器：代表顶点着色器使用纹理的特殊统一变量类型。
【2】输出：顶点着色器输出变量，作为片元着色器的输入。
【3】示例：
#version 300 es
uniform mat4 u_mvpMatrix; //将位置从模型空间转化为规范化设备空间的矩阵
//输入到顶点着色器的属性
in vec4 a_position; //位置值
in vec4 a_color; //顶点颜色
//顶点着色器的输出作为片元着色器的输入
out vec4 v_color;
void main()
{
v_color = a_color;
gl_Position = v_mvpMatrix * a_position; //内建变量gl_Position，存变换后的位置信息
}
②片元着色器
为片段上的操作实现了可编程方法；
【1】片元着色器输入：
a.片元着色器程序：描述片段上所执行操作的片段着色器程序源码或者可执行文件
b.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
c.统一变量：片段或者顶点着色器使用的不变数据
d.采样器：代表片段着色器所用纹理的特殊统一变量类型
【2】输出：一个或者多个颜色值。
【3】示例：
#version 300 es
precision mediump float;
in vec4 v_color; //从顶点着色器输出得到的顶点颜色
out vec4 fragColor; //输出片元颜色
void main()
{
fragColor = v_color;
}
三、EGL作用
EGL是Khronos渲染API（如：OpenGL ES）和原生窗口系统之间的接口。
注意：实现OpenGL ES时，无提供EGL的硬性需求（如：IOS就支持OpenGL但不支持EGL）。
<1>OpenGL ES命令需要渲染上下文和绘制表面
渲染上下文：存储相关的OpenGL ES状态；
绘制表面：用于绘制图元的表面，制定渲染所需的缓冲区类型（如：颜色缓冲区、深度缓冲区、模板缓冲区），还需制定所需的位深度。
<2>渲染前EGL执行步骤
①查询并初始化设备商可用的显示器
②创建渲染表面
③创建渲染上下文