OpenGL之名词

1、 图形框架

OpenGL(Open Graphics Library)是⼀个跨编程语言、跨平台的编程图形程序接口，它将计算机的资源抽象称为⼀个OpenGL的对象，对这些资源的操作抽象为⼀个的OpenGL指令。

OpenGL ES (OpenGL for Embedded Systems)是 OpenGL三维图形 API的⼦集，针对手机、 PDA和游戏主机等嵌入式设备而设计，去除了许多不必要和性能较低的API接⼝。

Metal 是Apple为了解决3D渲染⽽推出的新的平台技术框架，能够为 3D 图像提⾼ 10 倍的渲染性能。

2、专业名词

• 状态机和上下文(context)
  OpenGL本身就是一个大状态机,可以记录自己的状态，有很多变量可以设置以便我们控制其操作。OpenGL的状态通常被称为上下文（context）。我们在操作OpenGL的时候就是通过改变其状态来改变其运行的上下文，这样OpenGL就能给我们想要的结果了。
  比如如果想要绘制线而不是三角形时，我们通过改变一些设置告诉OpenGL应该如何绘制的上下文变量来改变OpenGL的状态

• VertexArray(顶点数组)和VertexBuffer(顶点缓冲区)
  OpenGL中的图像都是由点、线、三角形3种图元组成。顶点数组就是在调用绘制方法的时候，开发者可以通过设定函数指针传入顶点数据，而顶点缓冲区的作用是提高绘制性能，提前分配一块显存，将顶点数据预先传入到显存当中。在调用绘制方法的时候就可以直接从显存当中读取顶点数据。

• 渲染( Rendering)
  将图形/图像数据转换成2D空间图像的操作

• 着色器程序(Shader)
  常见的着色器有 顶点着色器(VertexShader)、⽚段着色器 (FragmentShader) 、几何着色器 (GeometryShader)，曲⾯细分着色器(TessellationShader)
  着色器程序是由OpenGL通过编译、链接等步骤生成，同时包含顶点着色器和⽚段着色器 的运算逻辑，绘制的过程中，首先由顶点着⾊器对传入的顶点数据进⾏运算。再通过图元装配，将顶点转换为图元。然后进⾏光栅化，将图元这种⽮量图形，转换为栅格化数据。最后，将栅格化数据传入⽚段着⾊器中进行运算。⽚段着⾊器会对栅格化数据中的每一个像素进行运算，并决定像素的颜⾊

• 顶点着色器(VertexShader)
  ⼀般⽤来处理图形每个顶点变换(旋转/平移/投影等)，并行计算，且运算过程中⽆法访问其他顶点的数据

• ⽚段着色器 (FragmentShader)
  一般⽤来处理图形中每个像素点颜⾊计算和填充，并行计算，且运算过程中⽆法访问其他顶点的数据。

• 管线
  管线是一个抽象概念，OpenGL在显卡的处理过程中会严格按照一定的步骤顺序依次执行，把这个执行的过程就称之为管线

• 固定管线/存储着色器
  在早期的 OpenGL版本中封装了很多着色器程序（光照、坐标变换、裁剪等等），这些着色器程序开发者只能调用但不能修改，所以我们也称这些为固定管线/存储着色器，但是由于OpenGL的使⽤场景⾮常丰富，固定管线/存储着⾊器⽆法完成每一个业务，后期变成了可编程的形式。

• GLSL(OpenGL Shading Language)
  它是在OpenGL中⽤来着⾊编程的语⾔，是在图形卡的GPU上执⾏的。代替了固定的渲染管线的⼀部分，使渲染管线中不同层次具有可编程性。⽐如：视图转换、投影转换等。GLSL(GL Shading Language)的着⾊器代码分成顶点着⾊器(Vertex Shader)和⽚段着⾊器(Fragment)。

• 光栅化(Rasterization)
  ⼀种将把顶点数据转换为片元过程，也可以理解为⼏何图元变为二维图像的过程,该过程包含了两部分，一是决定窗⼝坐标中的哪些整型栅格区域被基本图元占⽤，二是分配一个颜⾊值和⼀个深度值到各个区域。

• 纹理(Texture)
  在渲染图形时需要在顶点围成的区域中填充图⽚，这个图片在OpenGL中称之为纹理

• 混合(Blending)
  在测试阶段之后，如果像素依然没有被剔除，那么像素的颜⾊将会和帧缓冲区中颜⾊附着上的颜色进⾏混合，混合的算法可以通过OpenGL的函数进行指定。但是OpenGL提供的混合算法有限。如果需要更加复杂的混合算法，一般可以通过片段着⾊器进⾏实现，当然性能会⽐原⽣的混合算法差⼀些。

• 变换矩阵(Transformation)
  用于变换图形的位置大小，比如平移、缩放、旋转等等。

• 投影矩阵(Projection)
  ⽤于将3D坐标转换为2D坐标进行绘制。

• 渲染上屏/交换缓冲区(SwapBuffer)
  如果每个窗⼝只有⼀个缓冲区，若在绘制过程中屏幕进⾏了刷新，窗⼝可能显示出不完整的图像。为了解决这个问题，常规的OpenGL程序⾄少都会有两个缓冲区。
  垂直同步：由于显示器的刷新⼀般是逐⾏进⾏的，为了防⽌交换缓冲区的时候屏幕上下区域的图像分属于两个不同的帧，交换一般会等待显示器刷新完成的信号，在显示器器两次刷新的间隔中进⾏交换，这个信号就被称为垂直同步信号，这个技术被称为垂直同步。
  三缓冲区技术：使用了双缓冲区和垂直同步技术之后，由于总是要等待缓冲区交换之后再进⾏下⼀帧的渲染，使得帧率无法完全达到硬件允许的最⾼⽔平。为了解决这个问题，引⼊了三缓冲区技术。在等待垂直同步时，来回交替渲染两个离屏的缓冲区，⽽垂直同步发⽣生时，屏幕缓冲区和最近渲染完成的离屏缓冲区交换，实现充分利利⽤硬件性能的⽬的。