OpenGL的渲染架构

1. 一个以三角形渲染为例的简单架构图

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1.1 客户端-服务器

• 上面的管线分成了客户端和服务器端。
• 客户端是存储在CPU存储器中的，并在应用程序或者在内存的驱动程序中执行。驱动程序将渲染命令和数据组合起来，发送给服务器执行。
• 客户端不断的将数据块和命令组合起来送入缓冲区，缓存区会发送到服务器端执行。服务器端将执行这些缓冲区的内容，客户端又做好了下一次发送渲染数据和命令的准备。

1.2 着色器

• 着色器使用的是GLSL编写的语言，着色器必须从源代码中编译和链接到一起才能使用，最后准备就绪的着色器程序在第一阶段构成顶点着色器，第二阶段构成片段着色器。实际上还有一种几何着色器在两者之间，用来反馈来回传递的数据。
• 顶点着色器处理从客户端传递的数据，应用变换、计算光照效果、位移、颜色值。

渲染一个三个顶点的三角形的步骤：

顶点着色器执行三次，这三次是同时进行的。
图元组合将三个顶点组合在一起。
对三角形逐个片段进行光栅化。
每个片段通过片段着色器进行填充。
片段着色器输出我们在屏幕上看到的最终的颜色值。

1.3 为着色器提供数据的三种方式

1.3.1 属性

• 常用属性传递的数据：顶点数据、颜色值、纹理坐标、光照计算法线
• 属性就是一个对每个顶点都要做改变的数据元素
• 属性总是以四维向量的形式进行内部存储
• 属性会从本地客户端内存中复制存储在图像硬件中的一个缓冲区中
• 属性只供顶点着色器使用，对片段着色器没有意义

1.3.2 Uniform值

• Uniform的值经常改变的
• Uniform最常见的应用是在顶点渲染中设置变换矩阵
• 顶点着色器和片段着色器都可以有Uniform变量

1.3.3 纹理

• 顶点着色器和片段着色器都可以对纹理值进行采样和处理
• 片段着色器对一个纹理进行采样，并在三角形表面上应用图形数据
• 纹理数据的作用不仅仅是表现图形
• 任何大型浮点数据块都可以通过纹理传给着色器

1.3.4 输出

• 输出类型可以简单的从上一个阶段传递到下一个阶段，也可以以不同的方式插入

2. OpenGL注意

由于OpenGL是基于C的API,因此它非常便携且受到广泛支持。作为C API，它与基于Objective-C的Cocoa应用程序无缝集成。OpenGL提供应用程序用于生成2D或3D图像的函数。您的应用程序将渲染的图像呈现给屏幕或将它们复制回自己的内存。
OpenGL规范没有提供自己的窗口层。它依赖于OS X定义的功能来将OpenGL绘图与窗口系统集成。您的应用程序创建OS X OpenGL渲染上下文并将渲染目标附加到其上（称为可绘制对象）。渲染上下文管理OpenGL状态更改和通过调用OpenGL API创建的对象。