OpenGL 渲染流程图解析

OpenGL 渲染架构

OpenGL是使用客户端（Client）- 服务器（Server）的形式实现的，我们编写的应用程序可以看做客户端，而计算机图形硬件厂商说提供的 OpenGL 实现可以看做服务端。OpenGL 的某些实现（例如 X 窗口系统的实现）运行服务端和客户端在一个网络内的不同计算机上运行。这种情况下，客户端负责提交 OpenGL 命令，这些 OpenGL 命令然后被转换为窗口系统相关的协议，通过共享网络传输到服务端，服务端最终执行并产生图像内容。

在大多数现代的实现方案中，硬件图形加速器（GPU）被用来完成大部分的 OpenGL 指令，它往往被构建在计算机的核心处理器中（不过依然是独立的部件），或者作为一个独立的电路板被插到计算机主板上。无论哪种安装方式，我们都应当把图形加速器作为服务端，把用户程序作为客户端来看待。

OpenGL 渲染流程图

客户端 为OpenGL API和调用API的不同语言代码,在CPU中执行的。
服务端 为GPU硬件部分,主要由Vertex Shader、Primitive Assembly、Fragment Shader组成。

客户端在向服务端传递数据时，只可以通过三种管道进行数据传输：

1. Attributes，
2. Uniforms，
3. Texture Data，
   他们只是传输数据的管道，并不是具体的数据类型，用来修饰具体变量的传输方式。

1. Attributes

就是对⼀个顶点都要作出改变的数据元素。通俗来讲，用来修饰在 Shader 文件中会修改的变量，如顶点数据，纹理坐标，颜色色值等。

这些属性对每个顶点都要做改变，但并不意味着它们的值不能重复。通常情况下，它们都是不一样的，但有可能整个数组都是同一值的情况。

2. Uniforms

通过设置Uniform 变量就紧接着发送一个图元批次处理命令。用 Uniforms 修饰的变量在执行一次 Shader 文件中，是不会发生改变的，它的改变只有通过下次进行图元处理时，从外部再次传输。

• 与Attributes相同点:可以是浮点值、整数、布尔值
• 与Attributes不同点:Vertex Shader和 Fragment Shader 都可以使用 uniform 变量。uniform 变量还可以是标量类型、⽮量类型、uniform 矩阵。

3. Texture Data

Texture Data用来传输纹理数据，对纹理进行采样和筛选。
纹理数据的作用不仅仅是表现图形。很多图形文件格式都是以无符号字节形式对颜色分量进行存储的，但我们仍然可以设置浮点纹理。这就是说，任何大型浮点数据块（例如消耗资源很大的函数的大型查询表）都可以通过这种方式传递给着色器。

• 在顶点着⾊器、⽚元着⾊器中都可以对纹理数据进行采样和筛选。
• 纹理数据，不仅仅表现在图形，很多图形⽂件格式都是以⽆符号字节 (每个颜⾊通道8位)形式对颜色分量进⾏存储的。

in/out：OpenGL 定义了 in 变量将数据拷贝到着色器中，out 变量将着色器中的内容拷贝出去。

OpenGL 渲染管线

OpenGL 实现了我们通常所说的渲染管线（rendering pipeline）,它是一系列数据处理过程，并且将应用程序的数据转换到最终渲染的图像。
OpenGL 首先接受用户提供的几何数据（顶点和几何图元），并且将它传输到一系列着色器阶段中进行处理，这些阶段包括顶点着色，细分着色（它包含两个着色器：细分控制着色器，细分计算着色器），以及最后的几何着色，然后他将被送入光栅化单元（rasterizer）。光栅化单元负责对所有的剪切区域（clopping region）内的图元生成片元数据，然后对每个生成的片元都执行。

OpenGL 渲染管线