一张图了解OpenGL的渲染架构

初学者在初学OpenGL时，很多时候会对OpenGL的渲染架构感到困惑，不清楚它是怎么一个渲染流程，常将Arributes直接传递到片元着色器，或者为了将属性直接传递到片元着色器，而通过uniform传递到片元着色器等，这样的操作都是错误的，OpenGL的数据传输都有明确的届定。下面，我们就来看看OpenGL的渲染架构并了解它的数据传输方式和特点。

OpenGL的渲染架构.png

• 上面就是OpenGL的渲染架构啦，我们在处理任何图形渲染的时候都是依据它，而基于OpenGL 封装的框架都是也都是遵循这个图的规则。

接下来，我们来解析下这张图，探索图形的渲染架构：

一、Client与Server

这里有两个很重要的端，分别是Client和Server，那它们是不是我们平常开发中具有不同职能能力的客户端和服务端，答案是否定的。

• Client：它与我们平常开发所说的前端iOS或者android开发不一样，它是指CPU上所存储的代码，我们叫客户端。比如，我们会用到OpenGL的代码，C代码，C++代码。
• Server：它调用的是GPU芯片，顶点着色器和片元着色器传递颜色，我们会不断的从客户端把数据传到Server，不断的执行起来。

总的来说，Client就是我们编写的程序，而Server是计算机图形硬件厂商所提供的OpenGL的实现。

如果服务端停止工作等待客户端，或者客户端停止工作来等待服务端做好接受更多的命令和准备，我们把这种情况成为管线停滞。

二、Shader

着色器（Shader）是用来实现图像渲染的，用来替代固定渲染管线的可编辑程序。主要有Vertex Shader(顶点着色器) 和 Fragment Shader(片段着色器)两种。

• 顶点着色器是在GPU上运行的小程序。顾名思义，顶点着色器是用来处理顶点数据的。
• 片段着色器就像顶点着色器一样，片段着色器也是运行在GPU上的小程序。顾名思义，用它来处理片段。如图上，顶点着色器处理完顶点数据后，Primitive Assembly将三个为一组的顶点进行图元装配和光栅化，而片断着色器则负责输出每个三角形像素的最终颜色。

基本上来说，它是这样运行的：片段着色器将顶点着色器输出的片段作为输入，片段的顶点属性已被光栅化单元进行了插值处理。

三、Texture Data，Uniforms，Attributes

要实现图形的渲染，需要向着色传递数据，否则，什么都无法实现。
另外，我们称通道为传递数据的一种方式。

通常来说，Texture Data，Uniforms，Attributes（ins）数据都会传到顶点着色器，但是顶点着色器并不会处理太多关于纹理的计算，纹理数据更多的是片段着色器来处理。下面，我们来细讲下三种数据：

• Attributes（属性）
  1、Attributes常为需要改变的数据，比如：颜色数据，顶点数据，纹理坐标，光照法线；
  2、可以直接传递到顶点着色器，间接传递到片元着色器，不能为了将属性直接传递到片元着色器而通过uniform传递到片元着色器；
  3、属性值可以是浮点数、整数、布尔数据。

• Uniforms（统一）
  1、Uniforms值是比较统一的，不需要发生太多改变；
  2、可以直接传递到顶点着色器和片元着色器；
  3、uniforms可以是浮点数、整数、布尔数据。

eg：图形的旋转怎么实现？我们通过 每个顶点 * 变换矩阵。而这个变换矩阵不会发生太多改变，那我们称这个矩阵为uniforms值，所以uniforms也可以是矩阵。

• Texture Data（纹理数据）
  在顶点着色器、片段着色器中都可以对纹理数据进行采样和筛选。通常来说，片段着色器对一个纹理值进行采样，然后在一个三角形表面应用渲染纹理数据。然而，纹理数据，不仅仅表现在图形，很多时候，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。常用的有颜色填充和纹理填充。

eg：什么时候会用到纹理呢？比如滤镜，滤镜实际上是对图片本身做处理的，它是在读取的时候，去改变纹理的颜色值。

• Out
  输出数据是作为一个阶段着色器的输出定义的，而后续阶段的着色器则作为输入定义。
  1、输出数据可以简单的从一个阶段传递到下一个阶段，也可以用不同的方式插入。客户端的代码接触不到这些内部变量，通常我们的OpenGL开发接触不到。

以上就是OpenGL渲染架构的解析啦。

本文部分内容参考CC老师的：https://www.jianshu.com/p/36413e468bfe