OpenGL学习（二）OpenGL ES 2.0渲染管线流程

OpenGL ES 2.0 渲染管线流程

整个渲染流程如下图:

客户端程序通过调用OpenGL接口，将顶点、着色器程序、纹理以及其他GL参数状态传入OpenGL服务器端；当客户端调用渲染命令时，OpenGL对输入的图元逐一执行渲染管线的每个阶段；把每个像素的颜色写入帧缓冲中。最后，视窗系统通过帧缓冲的颜色显示在屏幕上。

下面逐一介绍每个阶段：
注意：
顶点着色器和片段着色器是可编程部分，其余阶段都是由固定的GL指令完成。

顶点数组

• 绘制时，会把每个图形转换为一组图元；每个图元都是一个点或者线段或者三角形；每个图元由一个或者多个顶点组成；例如，一个顶点可以定义一个点、一个三角形的一个角；
• 每个顶点包含的数据有：顶点坐标、颜色、法向量、纹理坐标等；这些相关信息构成顶点数组，这些数据被上传到OpenGL服务器会就可进行绘制了。

（一）、顶点着色器

• 顶点着色器是一段代码，由程序员提供并在CPU 进行执行；使用顶点数据来计算出该顶点的坐标、颜色、光照、纹理坐标等。每个顶点进行一次单独的计算
• 顶点着色器的重要任务：执行顶点坐标变换
• 顶点坐标变换做了什么：对本地坐标进行模式视图变换，将本地坐标系的坐标值转换为裁剪坐标系的坐标值。
  

（二）、图元装配

图元装配阶段，顶点坐标会经过多个坐标系的变换；过程如下：

a. 视椎体裁剪：向顶点着色器传入一个视图模型变换矩阵，得到裁剪坐标系

什么是裁剪坐标系？

裁剪坐标系被定义在一个视锥体的空间中；那视锥体又是什么呢？他由6个平面构成：近平面、远平面、左平面、右平面、上平面、下平面。处于该视椎体以外的图元将被丢弃；Director中的setProjection方法定义了视锥体：视锥体的结构+观察点的位置；该图元与视锥体的6个面进行相加，产生新的图元；

• gluPerspective 来定义视锥体的结构
• gluLookAt 来定义观察点的位置

b. 透视分离: 被视锥体裁剪后的顶点坐标经过透视分离投影到屏幕上或者视口上。这些坐标的范围是[0,1]

c. 视口变换：规则化的坐标经过视口变换转换为屏幕坐标；
规则化坐标(x,y,z) ——> 屏幕坐标（x,y,w,h）其中(x,y) 定义视口在屏幕左下角的位置；(w,h）定义视口的大小，单位均为像素

（三）、光栅化

通过（二）的图元配置，所有3D图元已经被转换为2D上的图元。光栅化要把2D图元转换为一系列片段，并计算每个片段的位置；在下一阶段中，片段着色器程序根据以上计算的位置对每个片段进行着色；注意：每个片段执行一次着色器程序；是并行执行的