OpenGL入门 (一) OpenGL下专业名语解析

OpenGL 简介

772544-20161211005958851-1713811328.png

OpenGL（全写Open Graphics Library）是指定义了一个跨编程语言、跨平台的编程接口规格的专业的图形程序接口。它用于三维图像（二维的亦可），是一个功能强大，调用方便的底层图形库。

OpenGL是行业领域中最为广泛接纳的 2D/3D 图形 API，其自诞生至今已催生了各种计算机平台及设备上的数千优秀应用程序。OpenGL是独立于视窗操作系统或其它操作系统的，亦是网络透明的。在包含CAD、内容创作、能源、娱乐、游戏开发、制造业、制药业及虚拟现实等行业领域中，OpenGL? 帮助程序员实现在 PC、工作站、超级计算机等硬件设备上的高性能、极具冲击力的高视觉表现力图形处理软件的开发。

OpenGL 专业名词解析

• OpenGL 上下文（context）

  在程序调用调用任何OpenGL指令之前，首先需要创建一个OpenGL的上下文。这个上下文是一个非常庞大的状态机，保存了OpenGL中的各种状态，这也是OpenGL指令执行的基础。

  OpenGL的函数不管在哪个语言中，都是类似C语言一样的面向过程的函数，本质上都是对OpenGL上下文这个庞大的状态机中的某个状态或者对象进行操作，当然你得首先把这个对象设置为当前对象。因此，通过对OpenGL指令的封装，是可以将OpenGL的相关调用封装成为一个面向对象的图形API的。

  由于OpenGL上下文是一个巨大的状态机，切换上下文往往会产生较大的开销，但是不同的绘制模块，可能需要使用完全独立的状态管理。因此，可以在应用程序中分别创建多个不同的上下文，在不同线程中使用不同的上下文，上下文之间共享纹理、缓冲区等资源。这样的方案，会比反复切换上下文，或者大量修改渲染状态，更加合理高效的。

• OpenGL 状态机

  状态机是理论上的一种机器.这个非常难以理解.所以我们把这个状态机这么理解.状态机描述了一个对象在其生命周期内所经历的各种状态，状态间的转变，发生转变的动因，条件及转变中所执行的活动。或者说，状态机是一种行为，说明对象在其生命周期中响应事件所经历的状态序列以及对那些状态事件的响应。因此具有以下特点：

  1.有记忆功能，能记住其当前的状态;
  2.可以接收输入，根据输入的内容和自己的原先状态，修改自己当前状态，并且可以有对应输出;
  3.当进入特殊状态（停机状态）的时候，变不再接收输入，停止工作。
  

• 渲染

  将图形/图像数据转换成3D空间图像操作叫做渲染(Rendering)。

• 顶点数组(VertexArray)

  储存在内存中顶点坐标数据。

• 顶点缓冲区(VertexBuffer)

  将顶点数据预存到显存中的，这部分显存，就被称为顶点缓冲区。

• 管线

  OpenGL在渲染过程中的一步一步流程。

  流程：顶点数据（设置顶点数据交给Vertex Shader） -> 顶点着色器（根据投影的方式，处理每个顶点）-> 细分着色器（几乎用不上）-> 几何着色器（几乎用不上） -> 图元处理（图形基本形状） -> 剪切 （剪切视口之外的绘制） -> 光栅化（顶点数据转换为屏幕对应的像素点） -> 片元着色器（像素点填充）。

• 固定管线/可编程管线

  固定管线：已封装好的一个渲染流程。类似于iOS开发会封装很多API,而我们只需要调用,就可以实现功能.不需要关注底层实现原理。

  可编程管线：着色器部分可用GSL编程。

• 着色器程序(Shader)

  就全面的将固定渲染管线架构变为了可编程渲染管线。着色器主要有顶点着色器、细分着色器、几何着色器、片元着色器。

• 顶点着色器(VertexShader)

  顶点着色器是OpenGL中用于计算顶点属性的程序。顶点着色器是逐顶点运算的程序，也就是说每个顶点数据都会执行一次顶点着色器，当然这是并行的，并且顶点着色器运算过程中无法访问其他顶点的数据。

• 片元着色器( FragmentShader)

  一般用来处理图形中每个像素点颜色计算和填充。

  片段着色器是OpenGL中用于计算片段（像素）颜色的程序。片段着色器是逐像素运算的程序，也就是说每个像素都会执行一次片段着色器，当然也是并行的。

• GLSL（OpenGL Shading language)

  GLSL是用来在OpenGL中着色编程的语言

• 光栅化(Rasterization)

  图形在渲染的过程中，比如绘制图片，图片从内存到屏幕，顶点数据转换为像素点显示的过程。

• 纹理

  纹理可以理解为图片。 大家在渲染图形时需要在其编码填充图片,为了使得场景更加逼真。而这里使用的图片,就是常说的纹理，但是在OpenGL，我们更加习惯叫纹理,而不是图片。

• 混合(Blending)

  混合是一种常用的技巧，通常可以用来实现半透明。但其实它也是十分灵活的，你可以通过不同的设置得到不同的混合结果，产生一些有趣或者奇怪的图象。

• 变换矩阵(Transformation)

  图形需要发生平移、缩放、旋转的时候，需要使用变换矩阵

• 投影矩阵Projection

  用于将3D坐标转换为二维屏幕坐标,实际线条也将在二维坐标下进行绘制.