整合：OpenGLES 渲染管线系列（1）

项目用到OpenGLES渲染视频，把部分图像处理工作交予GPU从而分担CPU压力。项目后总结，学习并研究OpenGLES的渲染原理，查阅了一些资料，加上自己理解，精简整合并输出此文档。原出处如下：

链接：www.songho.ca/opengl；www.zhihu.com/question/29163054/answer/296309838；

渲染管线（Rendering Pipeline）

        在OpenGL中，任何事物都在3D空间中，而屏幕和窗口却是2D像素数组，这导致OpenGL的大部分工作都是关于把3D坐标转变为适应你屏幕的2D像素。3D坐标转为2D坐标的处理过程是由OpenGL的图形渲染管线管理的。图形渲染管线是一系列按序处理操作，可以被划分为两个主要部分：第一部分把你的3D坐标转换为2D坐标，第二部分是把2D坐标转变为实际的有颜色的像素，最终会写入frameBuffer进行显示。

注：2D坐标和像素也是不同的，2D坐标精确表示一个点在2D空间中的位置，而2D像素是这个点的近似值，2D像素受到你的屏幕/窗口分辨率的限制；Graphics Pipeline，大多译为管线，实际上指的是一堆原始图形数据途经一个输送管道，期间经过各种变化处理最终出现在屏幕的过程；

                         

1. Display List；是一组用于将来执行而提供的已编译好的OpenGL命令集，所有的数据、顶点和像素都可以存储在一个display list中，它可以缓冲这些数据为OpenGL命令集的执行提高效率。
2. Vertex Operation；一组3D坐标集合（Vertex Data），通过ModelView矩阵操作，由object坐标系向eye坐标系变换。
3. Primitive Assembly；按照图元的规则（点、线、三角形），将Vertex Data装配并构造成图元。其中，图元还会经过投影、裁剪、透视除法等变化，才能从3D场景映射成屏幕场景。
4. Pixel Transfer Operation；将客户应用端读入的Pixel Data，进行scaling、bias、mapping和clamping等操作。Pixel Data既可以储存在texture memory中，也可以直接送往Rasterization光栅化。
5. Texture Memory；纹理图像被加载到Texture Memory中，用于图元的贴图。
6. Raterization；将图元和纹理分解成一个个fragment，将图元的点线面转换成由一个个栅格构成的像素。
7. Fragment Operation；为每一个fragment确定颜值，其对应着framebuffer中的一个像素，然后通过blending、dithering、logical与masking等操作，最终会将图元和纹理贴图映射成屏幕framebuffer上相应的像素。

以下是3D空间中的一个三角形被渲染到屏幕上的例子：

                

总结：上图分为两条路径，分别为几何路径和图像路径，前者是将3D场景变换成屏幕图元，而后者是为图元确定颜色信息（形象地说就是将图像贴到图元上）；我们可以使用glReadPixers()读出屏幕framebuffer图像，而glCopyPixels()不能被应用读出，只能将数据拷贝到另一个framebuffer；使用glRenderMode(GL_FEEDBACK)可以读出已变换的Vertex Data。