LearnOpenGL笔记：Window和Triangle （一）

Hello Window

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Double Buffer

Windows应用程序使用双缓冲（double buffer）的方式来渲染，前缓冲（front buffer）保存着已经绘制到屏幕的最终的图像，而同时渲染指令绘制到后缓冲（back buffer）中。一旦渲染指令执行完，我们就将前后缓冲互换，这样图像就可以立即呈现给用户，避免单缓冲会出现的失真现象。

当我们的应用程序以单缓冲（single buffer）的方式绘制时最终的图像有可能出现闪烁的情况。

State-Setting vs State-Using function

如下的代码所示，我们调用了glClearColor来设置了一个用来清理屏幕的颜色，当我们调用glClear来清理颜色缓冲（color buffer）时，这个颜色就会被使用到。所以我们称glClearColor为State-Setting函数，glClear为State-Using函数。

glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

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Hello Triangle

在OpenGL里所有东西都是在3D空间中的，但我们的屏幕和窗口是一个2D的像素数组，所以OpenGL做的事情中有很大一部分是如何将3D坐标转换成可以显示到屏幕上的2D像素，这部分工作是由图形管线（Graphic Pipeline）来做的。图形管线的工作可以划分成两部分：

• 将3D坐标转换成2D坐标
• 将2D坐标转换成要显示的像素值

图形管线可以划分成几个步骤，每个步骤以前一个的输出为输入。每个步骤都是高度的特定化的（它们都有一个特定的功能），而且可以很容易的并行处理。正是因为这些步骤的并行特性，现今的显卡有上千个小的处理内核运行每个步骤中的显卡小程序，以这样方式来快速处理你传到图形管线上的数据。这些所谓的显卡小程序被称为shader。

某些shader是可以由开发者来定制，这样可以允许我们用自己写的shader来取代已有的默认shader。这些可定制的shader给了我们对图形管线的某些步骤更好的粒度控制，另外因为shader运行在GPU，所以也帮我们省了宝贵的CPU时间。

图形管线的输入涉及到的概念：

• 顶点Vertex：每个3D坐标的数据集合
• 顶点属性Vertex Attributes：每个顶点可以包含的任意数据，出于简化理解，我们可以认为每个顶点只包含位置和一些颜色值

为了让OpenGL知道你要用这些坐标和颜色的集合用来做什么，OpenGL需要你示意你要用这些数据构成什么样的渲染类型，比如是一系列的点，是一系列的三角形，还是只是一条长线。这里说的示意被称为在调用任意渲染指令时给OpenGL指定的图元（primitive），比如GL_POINTS、GL_TRANGLES和GL_LINE_STRIP。

图形管线的各个步骤：

• Vertex Shader: 以单个顶点（vertex）为输入，把3D坐标转换到不同3D坐标，同时可以让我们对顶点属性做一些基本的处理。

• 图元组装：以vertex shader输出的用来构成图元的顶点为输入，将这些顶点组装成指定的图元，比如三角形

• Geometry Shader：以构成图元的顶点集合为输入，它能通过产生新的顶点来构成新的图元，比如从一个三角形变成两个三角形

• 光栅化：将来自Geometry Shader的最终的图元映射成屏幕上对应的像素，生成片元（fragment）供fragment shader使用。在运行fragment shader前，片元会经过裁剪处理。

裁剪会丢弃你可见范围外的片元，这样可以提升性能。在OpenGL中，片元包含了OpenGL渲染单个像素所需的所有数据。

• Fragment Shader：主要的功能就是计算出像素的最终颜色值，通常这一步是高级OpenGL特效产生的地方。

Fragment Shader包含了可以用来计算最终颜色值和3D场景有关的数据（像光照，阴影，光照的颜色等等）。

• Alpha 测试和混合：这个步骤做了以下的事：

• 测试片元的深度值（depth）和模板值（stencil），以确定该片元是在其他的对象前还是后，以此来确定是否要丢弃。
• 检查Alpha值（Alpha值用来定义一个对象的透明度），并根据这个值来混合这些对象。

在现代OpenGL中，我们被要求至少定义一个Vertex和Fragment shader（在GPU里并没有默认的Vertex/Fragment shader）。